KR20210141950A

KR20210141950A - 쇼벨

Info

Publication number: KR20210141950A
Application number: KR1020217031426A
Authority: KR
Inventors: 료타 쿠로사와
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-11-23
Also published as: US20220002970A1; CN113661295B; JPWO2020196895A1; CN113661295A; EP3951078A4; EP3951078A1; EP3951078B1; WO2020196895A1

Abstract

쇼벨에 있어서, 자기와 자기의 주위의 물체의 위치관계를 확실히 파악 가능한 기술을 제공한다. 본 개시의 일 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 탑재되며, 자기의 주위의 상황을 나타내는 정보를 취득하는 촬상장치(S6)와, 촬상장치(S6)에 의하여 취득되는 정보에 근거하여, 자기의 주위의 정지하고 있거나 또는 고정되어 있는 기준의 물체를 인식하고, 상부선회체(3)에서 본 기준의 물체의 위치의 변화에 근거하여, 상부선회체(3)의 선회각도를 추정하는 컨트롤러(30)를 구비한다. 본 개시의 다른 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 촬상장치(S6)에 의하여 취득되는 화상정보에 근거하여, 자기의 주위의 물체를 인식하고, 인식한 당해 물체에 대한 자기의 위치를 파악하는 컨트롤러(30)를 구비한다.

Description

쇼벨

본 개시는, 쇼벨에 관한 것이다.

예를 들면, 하부주행체를 촬상하는 촬상장치를 마련하고, 당해 촬상장치의 촬상화상으로부터 하부주행체의 소정의 부위를 검출함으로써, 하부주행체에 대한 상부선회체의 상대각도를 구하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2017-58272호

그러나, 예를 들면, 쇼벨이 작업을 행하는 경우, 작업장치로서의 어태치먼트와 쇼벨의 주위의 작업대상(예를 들면, 토사를 적재하는 덤프트럭 등)을 포함하는 물체의 위치관계가 중요해진다. 그 때문에, 쇼벨은, 하부주행체에 대한 상부선회체의 상대각도를 구해도, 어태치먼트와 쇼벨의 주위의 물체의 위치관계, 구체적으로는, 쇼벨의 주위의 물체를 기준으로 하는 상부선회체의 방향(즉, 상면시(上面視)의 각도)을 인식할 수 없을 가능성이 있다.

그래서, 상기 과제를 감안하여, 쇼벨에 있어서, 자기(自機)와 자기의 주위의 물체의 위치관계를 확실히 파악 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 일 실시형태에서는,

하부주행체와,

상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,

상기 상부선회체에 탑재되며, 자기의 주위의 상황을 나타내는 정보를 취득하는 취득장치와,

상기 취득장치에 의하여 취득되는 정보에 근거하여, 자기의 주위의 정지하고 있거나 또는 고정되어 있는 기준의 물체를 인식하고, 상기 상부선회체에서 본 상기 기준의 물체의 위치의 변화에 근거하여, 상기 상부선회체의 선회각도를 추정하는 제어장치를 구비하는,

쇼벨이 제공된다.

또, 본 개시의 다른 실시형태에서는,

하부주행체와,

상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,

상기 상부선회체에 마련되고, 자기의 주위의 상황을 나타내는 정보를 취득하는 취득장치와,

상기 취득장치에 의하여 취득되는 정보에 근거하여, 자기의 주위의 물체를 인식하여, 상기 물체에 대한 자기의 위치를 파악하는 제어장치를 구비하는,

쇼벨이 제공된다.

상술한 실시형태에 의하면, 쇼벨에 있어서, 자기와 자기의 주위의 물체의 위치관계를 확실히 파악 가능한 기술을 제공할 수 있다.

도 1은 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 쇼벨의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 3은 쇼벨의 유압시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 4a는 쇼벨의 유압시스템에 있어서의 조작계의 구성부분의 일례를 나타내는 도이다.
도 4b는 쇼벨의 유압시스템에 있어서의 조작계의 구성부분의 일례를 나타내는 도이다.
도 4c는 쇼벨의 유압시스템에 있어서의 조작계의 구성부분의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제1 예를 설명하는 도이다.
도 6a는 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제1 예를 설명하는 도이다.
도 6b는 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제1 예를 설명하는 도이다.
도 7은 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제2 예를 설명하는 도이다.
도 8a는 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제2 예를 설명하는 도이다.
도 8b는 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제2 예를 설명하는 도이다.
도 9는 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제3 예를 설명하는 도이다.
도 10은 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제3 예를 설명하는 도이다.
도 11은 쇼벨의 선회각도의 추정방법의 제3 예를 설명하는 도이다.
도 12는 쇼벨의 구성의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 13은 쇼벨의 위치의 추정방법의 제1 예를 설명하는 도이다.
도 14a는 쇼벨의 위치의 추정방법의 제1 예를 설명하는 도이다.
도 14b는 쇼벨의 위치의 추정방법의 제1 예를 설명하는 도이다.
도 15는 쇼벨의 위치의 추정방법의 제2 예를 설명하는 도이다.
도 16은 쇼벨의 위치의 추정방법의 제3 예를 설명하는 도이다.
도 17은 쇼벨의 위치의 추정방법의 제4 예를 설명하는 도이다.
도 18은 쇼벨의 위치의 추정방법의 제4 예를 설명하는 도이다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태에 대하여 설명한다.

[쇼벨의 개요]

먼저, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 개요에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)의 측면도이다.

다만, 도 1에서는, 쇼벨(100)은, 시공대상의 오르막경사면(ES)에 접하는 수평면에 위치함과 함께, 후술하는 목표시공면의 일례인 오르막법면(法面)(BS)(즉, 오르막경사면(ES)에 대한 시공 후의 법면형상)이 아울러 기재되어 있다(도 8a, 도 8b 참조).

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 선회기구(2)를 개재하여 선회 가능하게 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 어태치먼트(작업기)를 구성하는 붐(4), 암(5), 및, 버킷(6)과, 캐빈(10)을 구비한다.

하부주행체(1)는, 좌우 한 쌍의 크롤러가 주행유압모터(1L, 1R)로 각각 유압구동됨으로써, 쇼벨(100)을 주행시킨다. 즉, 구동부로서의 한 쌍의 주행유압모터(1L, 1R)는, 피구동부로서의 하부주행체(1)(크롤러)를 구동한다.

상부선회체(3)는, 선회유압모터(2A)로 구동됨으로써, 하부주행체(1)에 대하여 선회한다. 즉, 구동부로서의 선회유압모터(2A)는, 피구동부로서의 상부선회체(3)를 구동하는 선회구동부이며, 상부선회체(3)의 방향(환언하면, 어태치먼트의 방향)을 변화시킬 수 있다.

다만, 상부선회체(3)는, 선회유압모터(2A) 대신에, 전동기(이하, "선회용 전동기")에 의하여 전기구동되어도 된다. 즉, 선회용 전동기는, 선회유압모터(2A)와 동일하게, 피구동부로서의 상부선회체(3)를 구동하는 선회구동부이며, 상부선회체(3)의 방향을 변화시킬 수 있다.

붐(4)은, 상부선회체(3)의 전부(前部) 중앙에 부앙(俯仰) 가능하게 피봇장착되고, 붐(4)의 선단에는, 암(5)이 상하회동(上下回動) 가능하게 피봇장착되며, 암(5)의 선단에는, 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 상하회동 가능하게 피봇장착된다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 유압액추에이터로서의 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다.

다만, 버킷(6)은, 엔드어태치먼트의 일례이며, 암(5)의 선단에는, 작업내용 등에 따라, 버킷(6) 대신에, 다른 엔드어태치먼트, 예를 들면, 법면용 버킷, 준설용 버킷, 브레이커 등이 장착되어도 된다.

캐빈(10)은, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실이며, 상부선회체(3)의 전부 좌측에 탑재된다.

[쇼벨의 구성의 일례]

다음으로, 도 1에 더하여, 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구체적인 구성의 일례, 구체적으로는, 후술하는 쇼벨(100)(자기)의 선회각도의 추정방법에 관한 구성의 구체예에 대하여 설명한다.

도 2는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.

다만, 도 2에 있어서, 기계적동력라인, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어라인은, 각각, 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 각각 나타나 있다. 이하, 후술하는 도 3, 도 4(도 4a~도 4c), 도 12에 대해서도 동일하다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계는, 상술한 바와 같이, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각을 유압구동하는 주행유압모터(1L, 1R), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등의 구동부로서의 유압액추에이터를 포함한다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계는, 엔진(11)과, 레귤레이터(13)와, 메인펌프(14)와, 컨트롤밸브(17)를 포함한다.

엔진(11)은, 유압구동계에 있어서의 메인동력원이며, 예를 들면, 경유를 연료로 하는 디젤엔진이다. 엔진(11)은, 예를 들면, 상부선회체(3)의 후부(後部)에 탑재되고, 후술하는 컨트롤러(30)에 의한 직접 혹은 간접적인 제어하에서, 미리 설정되는 목표회전수로 일정 회전하여, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)를 구동한다.

레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 예를 들면, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라, 메인펌프(14)의 사판(斜板)의 각도(이하, "경전각(傾轉角)")를 조절한다. 레귤레이터(13)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 레귤레이터(13L, 13R)를 포함한다.

메인펌프(14)는, 예를 들면, 엔진(11)과 동일하게, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되며, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급한다. 메인펌프(14)는, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면 가변용량식 유압펌프이며, 상술한 바와 같이, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 레귤레이터(13)에 의하여 사판의 경전각이 조절됨으로써 피스톤의 스트로크길이가 조정되어, 토출유량(토출압)이 제어된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 메인펌프(14L, 14R)를 포함한다.

컨트롤밸브(17)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 중앙부에 탑재되며, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따라, 유압구동계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)는, 상술한 바와 같이, 고압유압라인을 통하여 메인펌프(14)와 접속되며, 메인펌프(14)로부터 공급되는 작동유를, 조작장치(26)의 조작상태에 따라, 유압액추에이터(주행유압모터(1L, 1R), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9))에 선택적으로 공급한다. 구체적으로는, 컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터의 각각에 공급되는 작동유의 유량과 흐르는 방향을 제어하는 제어밸브(171~176)를 포함한다. 보다 구체적으로는, 제어밸브(171)는, 주행유압모터(1L)에 대응하고, 제어밸브(172)는, 주행유압모터(1R)에 대응하며, 제어밸브(173)는, 선회유압모터(2A)에 대응한다. 또, 제어밸브(174)는, 버킷실린더(9)에 대응하고, 제어밸브(175)는, 붐실린더(7)에 대응하며, 제어밸브(176)는, 암실린더(8)에 대응한다. 또, 제어밸브(175)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 제어밸브(175L, 175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 제어밸브(176L, 176R)를 포함한다. 제어밸브(171~176)의 상세는, 후술한다(도 3 참조).

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 조작계는, 파일럿펌프(15)와, 조작장치(26)를 포함한다.

파일럿펌프(15)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되고, 파일럿라인을 통하여 비례밸브(31) 등의 각종 유압기기에 파일럿압을 공급한다. 파일럿펌프(15)는, 예를 들면 고정용량식 유압펌프이며, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다.

조작장치(26)는, 캐빈(10)의 조종석 부근에 마련되고, 오퍼레이터가 쇼벨(100)의 피구동부(하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 버킷(6) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 환언하면, 조작장치(26)는, 오퍼레이터가 각각의 피구동부를 구동하는 유압액추에이터(즉, 주행유압모터(1L, 1R), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 예를 들면, 조작장치(26)는, 전기식이며, 그 조작내용에 대응하는 전기신호(이하, "조작신호")를 출력하고, 당해 조작신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 조작신호에 대응하는 제어지령을 비례밸브(31)에 출력함으로써, 비례밸브(31)로부터 컨트롤밸브(17)에, 조작장치(26)의 조작내용에 따른 파일럿압이 공급된다. 이로써, 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)에 대한 오퍼레이터의 조작내용에 따른 쇼벨(100)의 동작을 실현시킬 수 있다. 조작장치(26)는, 예를 들면, 암(5)(암실린더(8))을 조작하는 레버장치를 포함한다. 또, 조작장치(26)는, 예를 들면, 붐(4)(붐실린더(7)), 버킷(6)(버킷실린더(9)), 및 상부선회체(3)(선회유압모터(2A))의 각각을 조작하는 레버장치(26A~26C)를 포함한다(도 4a~도 4c 참조). 또, 조작장치(26)는, 예를 들면, 하부주행체(1)의 좌우 한 쌍의 크롤러(주행유압모터(1L, 1R))의 각각을 조작하는 레버장치 혹은 페달장치를 포함한다.

다만, 조작장치(26)는, 유압파일럿식이어도 된다. 이 경우, 조작장치(26)에는, 파일럿라인을 통하여 파일럿펌프(15)로부터 원압(元壓)으로서의 파일럿압이 공급됨과 함께, 그 조작내용에 따른 파일럿압이 2차측의 파일럿라인에 출력되고, 셔틀밸브를 개재하여 컨트롤밸브(17)에 공급된다. 또, 컨트롤밸브(17) 내의 제어밸브(171~176)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 의하여 구동되는 전자솔레노이드식 스풀밸브여도 되고, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브(171~176)의 파일럿포트의 사이에, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하는 전자밸브가 배치되어도 된다. 이들의 경우, 컨트롤러(30)는, 전기식의 조작장치(26)의 조작량(예를 들면, 레버조작량)에 대응하는 조작신호에 따라, 이들의 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써, 조작장치(26)에 대한 조작내용에 맞추어, 각 제어밸브(171~176)를 동작시킬 수 있다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 컨트롤러(30)와, 토출압센서(28)와, 비례밸브(31)와, 감압용 비례밸브(33)와, 표시장치(40)와, 입력장치(42)와, 소리출력장치(43)와, 기억장치(47)를 포함한다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 붐각도센서(S1)와, 암각도센서(S2)와, 버킷각도센서(S3)와, 기체경사센서(S4)와, 촬상장치(S6)와, 측위장치(P1)와, 통신장치(T1)를 포함한다.

컨트롤러(30)(제어장치의 일례)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 쇼벨(100)에 관한 각종 제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 그 기능이 임의의 하드웨어, 혹은, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합 등에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리장치, ROM(Read Only Memory) 등의 불휘발성의 보조기억장치, 및 각종 입출력에 관한 인터페이스장치 등을 포함하는 마이크로컴퓨터를 중심으로 구성된다. 또, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, CPU와 연동하는, GPU(Graphics Processing Unit), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field-Programmable Gate Array) 등의 연산회로를 포함해도 된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 보조기억장치에 인스톨되는 각종 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 각종 기능을 실현한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터 등의 소정 조작에 의하여 미리 설정되는 운전모드 등에 근거하여, 목표회전수를 설정하고, 엔진(11)을 일정 회전시키는 구동제어를 행한다.

또, 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다.

또, 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능에 관한 제어를 행한다. 또, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능에 관한 제어를 행한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능에 관한 기능부로서, 머신가이던스부(50)를 포함한다.

다만, 컨트롤러(30)의 기능의 일부는, 다른 컨트롤러(제어장치)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 컨트롤러(30)의 기능은, 복수의 컨트롤러에 의하여 분산되는 양태로 실현되어도 된다. 예를 들면, 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능(머신가이던스부(50)의 기능)은, 전용의 컨트롤러(제어장치)에 의하여 실현되어도 된다.

토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출한다. 토출압센서(28)에 의하여 검출된 토출압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 토출압센서(28)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 토출압센서(28L, 28R)를 포함한다.

비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 컨트롤밸브(17)를 접속하는 파일럿라인에 마련되고, 그 유로면적(작동유가 통류 가능한 단면적)을 변경할 수 있도록 구성된다. 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어지령에 따라 동작한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)로부터 입력되는 조작내용신호에 따라, 조작장치(26)의 조작내용에 따른 파일럿압을, 비례밸브(31)를 개재하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의하여 조작장치(26)(구체적으로는, 레버장치(26A~26C))가 조작되고 있지 않은 경우이더라도, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31)를 개재하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 비례밸브(31)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 비례밸브(31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, 31CR)를 포함한다.

또, 비례밸브(31)는, 작동유가 통류 가능한 단면적을 조작장치(26)의 조작상태와 관계없이 제로로 하거나, 조작상태에 대응하는 유로면적으로 하거나 함으로써, 조작장치(26)에 대한 조작, 즉, 쇼벨(100)의 각종 피구동요소의 조작의 유효상태와 무효상태를 전환할 수 있다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 비례밸브(31)에 제어지령을 출력함으로써, 쇼벨(100)의 동작을 제한(정지)시킬 수 있다.

또, 조작장치(26)가 유압파일럿식인 경우, 파일럿펌프(15)와 조작장치(26)의 사이의 파일럿라인에, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라, 파일럿라인의 연통/차단(비연통)을 전환하는 유압제어밸브가 마련되어도 된다. 당해 유압제어밸브는, 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 동작하도록 구성되는 게이트로크밸브여도 된다. 게이트로크밸브는, 예를 들면, 캐빈(10)의 조종석의 입구 부근에 마련되는 게이트로크레버가 당겨 올려지면, 연통상태가 되어, 조작장치(26)에 대한 조작이 유효상태(조작가능상태)가 되고, 게이트로크레버가 눌러 내려지면, 차단상태가 되어, 조작장치(26)에 대한 조작이 무효상태(조작불가상태)가 된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 당해 유압제어밸브에 제어지령을 출력함으로써, 쇼벨(100)의 동작을 제한(정지)시킬 수 있다.

다만, 조작장치(26)로서 전기식 대신에 유압파일럿식이 채용되는 경우, 비례밸브(31)의 2차측의 파일럿라인은, 상술한 셔틀밸브를 개재하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 이 경우, 셔틀밸브로부터 컨트롤밸브(17)에 공급되는 파일럿압은, 조작장치(26)로부터 출력되는, 조작내용에 따른 파일럿압과, 비례밸브(31)로부터 출력되는, 조작장치(26)의 조작내용과 관계가 없는 소정의 파일럿압 중의 높은 쪽이다.

감압용 비례밸브(33)는, 비례밸브(31)와 컨트롤밸브(17)의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿압을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31)의 상태에 관계없이, 컨트롤밸브(17) 내의 제어밸브의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다. 감압용 비례밸브(33)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 감압용 비례밸브(33AL, 33AR, 33BL, 33BR, 33CL, 33CR)를 포함한다.

다만, 조작장치(26)로서 전기식 대신에 유압파일럿식이 채용되는 경우, 감압용 비례밸브(33)는, 생략된다.

표시장치(40)는, 캐빈(10) 내의 착좌(着座)한 오퍼레이터로부터 시인하기 쉬운 장소에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 각종 정보화상을 표시한다. 표시장치(40)는, 예를 들면 액정디스플레이나 유기EL(Electroluminescence)디스플레이 등이다. 표시장치(40)는, CAN(Controller Area Network) 등의 차재(車載)통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 되고, 일 대 일의 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 된다.

입력장치(42)는, 캐빈(10) 내의 오퍼레이터에 의한 각종 입력을 접수하고, 접수되는 입력에 따른 신호를 컨트롤러(30)에 출력한다. 입력장치(42)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내의 착좌한 오퍼레이터로부터 손이 닿는 범위에 마련되고, 오퍼레이터의 조작입력을 접수하는 조작입력장치를 포함한다. 조작입력장치는, 각종 정보화상을 표시하는 표시장치(40)의 디스플레이에 실장되는 터치패널, 레버장치(26A~26C)의 레버부의 선단에 마련되는 노브스위치, 표시장치(40)의 주위에 설치되는 버튼스위치, 레버, 토글, 회전다이얼 등을 포함한다. 또, 입력장치(42)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내의 오퍼레이터의 음성입력이나 제스처입력을 접수하는 음성입력장치나 제스처입력장치를 포함해도 된다. 음성입력장치는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되는 마이크로폰을 포함한다. 또, 음성입력장치는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 오퍼레이터의 모습을 촬상 가능한 촬상장치를 포함한다. 입력장치(72)에 대한 입력내용에 대응하는 신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

소리출력장치(43)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 소정의 소리를 출력한다. 소리출력장치(43)는, 예를 들면 버저, 스피커 등이다. 소리출력장치(43)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 각종 정보를 소리로 출력하는, 즉, 청각적인 정보를 출력한다.

기억장치(47)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 각종 정보를 기억한다. 기억장치(47)는, 예를 들면 반도체메모리 등의 불휘발성 기억매체이다. 기억장치(47)는, 쇼벨(100)의 동작 중에 각종 기기가 출력하는 정보를 기억해도 되고, 쇼벨(100)의 동작이 개시되기 전에 각종 기기를 통하여 취득하는 정보를 기억해도 된다. 기억장치(47)는, 예를 들면, 통신장치(T1) 등을 통하여 취득되거나, 혹은, 입력장치(42) 등을 통하여 설정되는 목표시공면에 관한 데이터를 기억하고 있어도 된다. 당해 목표시공면은, 쇼벨(100)의 오퍼레이터에 의하여 설정(보존)되어도 되고, 시공관리자 등에 의하여 설정되어도 된다.

붐각도센서(S1)는, 붐(4)에 장착되고, 붐(4)의 상부선회체(3)에 대한 부앙각도(이하, "붐각도"), 예를 들면, 측면시(側面視)에 있어서, 상부선회체(3)의 선회평면에 대하여 붐(4)의 양단의 지점을 연결하는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 붐각도센서(S1)는, 예를 들면, 로터리인코더, 가속도센서, 6축센서, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성계측장치) 등을 포함해도 된다. 또, 붐각도센서(S1)는, 가변저항기를 이용한 퍼텐쇼미터, 붐각도에 대응하는 유압실린더(붐실린더(7))의 스트로크양을 검출하는 실린더센서 등을 포함해도 된다. 이하, 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)에 대해서도 동일하다. 붐각도센서(S1)에 의한 붐각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

암각도센서(S2)는, 암(5)에 장착되고, 암(5)의 붐(4)에 대한 회동각도(이하, "암각도"), 예를 들면, 측면시에 있어서, 붐(4)의 양단의 지점을 연결하는 직선에 대하여 암(5)의 양단의 지점을 연결하는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 암각도센서(S2)에 의한 암각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)에 장착되고, 버킷(6)의 암(5)에 대한 회동각도(이하, "버킷각도"), 예를 들면, 측면시에 있어서, 암(5)의 양단의 지점을 연결하는 직선에 대하여 버킷(6)의 지점과 선단(날끝)을 연결하는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 버킷각도센서(S3)에 의한 버킷각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

기체경사센서(S4)는, 소정의 평면(예를 들면, 수평면)에 대한 기체(機體)(상부선회체(3) 혹은 하부주행체(1))의 경사상태를 검출한다. 기체경사센서(S4)는, 예를 들면 상부선회체(3)에 장착되고, 쇼벨(100)(즉, 상부선회체(3))의 전후방향 및 좌우방향의 2축 둘레의 경사각도(이하, "전후경사각" 및 "좌우경사각")를 검출한다. 기체경사센서(S4)는, 예를 들면, 로터리인코더, 가속도센서, 6축센서, IMU 등을 포함해도 된다. 기체경사센서(S4)에 의한 경사각도(전후경사각 및 좌우경사각)에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)의 주변을 촬상하여, 쇼벨(100)의 주위의 모습을 나타내는 화상정보를 취득한다. 촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)의 전방을 촬상하는 카메라(S6F), 쇼벨(100)의 좌방을 촬상하는 카메라(S6L), 쇼벨(100)의 우방을 촬상하는 카메라(S6R), 및, 쇼벨(100)의 후방을 촬상하는 카메라(S6B)를 포함한다.

카메라(S6F)(취득장치의 일례)는, 예를 들면, 캐빈(10)의 천장, 즉 캐빈(10)의 내부에 장착되어 있다. 또, 카메라(S6F)(취득장치의 일례)는, 캐빈(10)의 지붕, 붐(4)의 측면 등, 캐빈(10)의 외부에 장착되어 있어도 된다. 카메라(S6L)(취득장치의 일례)는, 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착되고, 카메라(S6R)(취득장치의 일례)는, 상부선회체(3)의 상면우단에 장착되며, 카메라(S6B)(취득장치의 일례)는, 상부선회체(3)의 상면후단에 장착되어 있다.

촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R))는, 각각, 예를 들면, 매우 넓은 화각을 갖는 단안(單眼)의 광각카메라이다. 또, 촬상장치(S6)는, 스테레오카메라, 거리화상카메라, 뎁스카메라 등이어도 된다. 촬상장치(S6)에 의한 촬상화상은, 표시장치(40)를 통하여, 컨트롤러(30)에 입력된다.

또, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R)) 대신에, 혹은, 더하여, 쇼벨(100)의 주위의 모습을 나타내는 정보를 취득 가능한 다른 센서가 마련되어도 된다. 다른 센서는, 예를 들면, 초음파센서, 밀리파레이더, LIDAR(Light Detection and Ranging), 적외선센서 등이어도 된다. 구체적으로는, 다른 센서는, 쇼벨(100)의 주위에 출력하는 출력신호의 반사신호를 수신함으로써, 쇼벨(100)의 주위의 물체까지의 거리를 점군(點群)데이터 등에 의하여 산출해도 된다. 또, 촬상장치(S6)나 이들의 다른 센서는, 물체검지장치로서 기능해도 된다. 이 경우, 촬상장치(S6)나 이들의 다른 센서는, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 소정의 검출대상의 물체를 검지해도 된다. 검지대상의 물체에는, 예를 들면, 사람, 동물, 차량, 건설기계, 건조물, 구멍 등을 포함할 수 있다. 촬상장치(S6)나 이들의 다른 센서는, 자신 혹은 쇼벨(100)부터 인식된 물체까지의 거리를 취득(산출)해도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면, 촬상장치(S6)나 다른 센서의 출력에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 소정의 감시영역 내(예를 들면, 쇼벨(100)로부터 5미터 이내의 작업영역)에서, 감시대상의 물체(예를 들면, 사람, 트럭, 다른 건설기계 등)가 검지된 경우, 쇼벨(100)과 감시대상의 물체의 맞닿음 등을 회피시키는 제어(이하, "맞닿음회피제어")를 행한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 맞닿음회피제어의 일례로서, 표시장치(40)나 소리출력장치(43)에 제어지령을 출력하여, 경보를 출력시켜도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 맞닿음회피제어의 일례로서, 비례밸브(31), 감압용 비례밸브(33), 혹은, 상술한 제어밸브에 제어지령을 출력하여, 쇼벨(100)의 동작을 제한해도 된다. 이때, 동작 제한의 대상은, 모든 피구동요소여도 되고, 감시대상의 물체와 쇼벨(100)의 맞닿음회피를 위하여 필요한 일부의 피구동요소만이어도 된다.

컨트롤러(30)에 의한 감시영역 내에 있어서의 감시대상의 존재의 판단은, 조작불가상태에 있어서도, 실행된다. 그리고, 쇼벨(100)은, 쇼벨(100)의 감시영역 내에 있어서 감시대상이 존재하는지 여부도 판단함과 함께, 쇼벨(100)의 감시영역 외에 있어서도 감시대상이 존재하는지 여부도 판단해도 된다. 또, 쇼벨(100)의 감시영역 외에 있어서의 감시대상이 존재하는지 여부의 판단은, 쇼벨(100)이 조작불가상태에 있어서도, 실행되어도 된다.

다만, 촬상장치(S6)는, 직접, 컨트롤러(30)와 통신 가능하게 접속되어도 된다.

측위장치(P1)는, 쇼벨(100)(상부선회체(3))의 위치를 측정한다. 측위장치(P1)는, 예를 들면, GNSS(Global Navigation Satellite System)모듈이며, 상부선회체(3)의 위치를 검출하고, 상부선회체(3)의 위치에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

다만, 쇼벨(100)의 위치는, 후술하는 추정방법을 이용하여, 취득되어도 된다. 이 경우, 측위장치(P1)는, 생략되어도 된다.

통신장치(T1)는, 기지국을 말단으로 하는 이동체통신망, 통신위성을 이용하는 위성통신망, 인터넷망 등을 포함할 수 있는 소정의 네트워크에 접속하여, 외부기기(예를 들면, 후술하는 관리장치(200))와 통신을 행한다. 통신장치(T1)는, 예를 들면, LTE(Long Term Evolution), 4G(4th Generation), 5G(5th Generation) 등의 이동체통신규격에 대응하는 이동체통신모듈이나, 위성통신망에 접속하기 위한 위성통신모듈 등이다.

머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 머신가이던스기능에 관한 쇼벨(100)의 제어를 실행한다. 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 목표시공면과 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 엔드어태치먼트의 작업부위와의 거리 등의 작업정보를, 표시장치(40)나 소리출력장치(43) 등을 통하여, 오퍼레이터에게 전달한다. 목표시공면에 관한 데이터는, 예를 들면, 상술한 바와 같이, 기억장치(47)에 미리 기억되어 있다. 목표시공면에 관한 데이터는, 예를 들면, 기준좌표계로 표현되어 있다. 기준좌표계는, 예를 들면, 시공현장에 고유의 로컬좌표계이다. 오퍼레이터는, 시공현장의 임의의 점을 기준점이라고 정하고, 입력장치(42)를 통하여, 기준점과의 상대적인 위치관계에 의하여 목표시공면을 설정해도 된다. 버킷(6)의 작업부위는, 예를 들면, 버킷(6)의 치선, 버킷(6)의 배면(背面) 등이다. 또, 엔드어태치먼트로서, 버킷(6) 대신에, 예를 들면, 브레이커가 채용되는 경우, 브레이커의 선단부가 작업부위에 상당한다. 머신가이던스부(50)는, 표시장치(40), 소리출력장치(43) 등을 통하여, 작업정보를 오퍼레이터에게 통지하고, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 조작을 가이드한다.

또, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 머신컨트롤기능에 관한 쇼벨(100)의 제어를 실행한다. 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 오퍼레이터의 조작장치(26)에 대한 조작에 따라, 버킷(6)의 작업부위가 소정의 목표궤도를 따라 이동하도록, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 중 적어도 하나를 자동으로 동작시킨다. 구체적으로는, 머신가이던스부(50)는, 오퍼레이터가 수동으로 굴삭조작을 행하고 있을 때에, 목표시공면과 버킷(6)의 선단위치(즉, 작업부위에 있어서의 제어기준이 되는 위치)가 일치하도록, 붐(4), 암(5), 및, 버킷(6) 중 적어도 하나를 자동적으로 동작시켜도 된다. 또, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 소정의 작업대상(예를 들면, 토사의 적재대상의 덤프트럭이나, 절토(切土)나 전압 등의 시공대상인 법면 등)에 상부선회체(3)가 정대(正對)하도록, 상부선회체(3)를 자동으로 이동시켜도 된다. 또, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 쇼벨(100)이 소정의 경로로 이동하도록, 하부주행체(1)를 자동으로 동작시켜도 된다.

머신가이던스부(50)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 촬상장치(S6), 측위장치(P1), 통신장치(T1) 및 입력장치(42) 등으로부터 정보를 취득한다. 그리고, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 취득한 정보에 근거하여, 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리를 산출하고, 소리출력장치(43)로부터의 음성 및 표시장치(40)에 표시되는 화상에 의하여, 버킷(6)과 작업대상(예를 들면, 목표시공면)의 사이의 거리의 정도를 오퍼레이터에게 통지하거나, 어태치먼트의 선단부(구체적으로는, 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위)가 목표시공면에 일치하도록, 어태치먼트의 동작을 자동적으로 제어하거나 한다. 머신가이던스부(50)는, 당해 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능에 관한 상세한 기능구성으로서, 위치산출부(51)와, 거리산출부(52)와, 정보전달부(53)와, 자동제어부(54)와, 선회각도산출부(55)와, 상대각도산출부(56)를 포함한다.

위치산출부(51)는, 소정의 측위대상의 위치를 산출한다. 예를 들면, 위치산출부(51)는, 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위의 기준좌표계에 있어서의 좌표점을 산출한다. 구체적으로는, 위치산출부(51)는, 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각의 부앙각도(붐각도, 암각도, 및 버킷각도)로부터 버킷(6)의 작업부위의 좌표점을 산출한다.

거리산출부(52)는, 2개의 측위대상 간의 거리를 산출한다. 예를 들면, 거리산출부(52)는, 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 버킷(6) 치선이나 배면 등의 작업부위와 목표시공면의 사이의 거리를 산출한다. 또, 거리산출부(52)는, 버킷(6)의 작업부위로서의 배면과 목표시공면의 사이의 각도(상대각도)를 산출해도 된다.

정보전달부(53)는, 표시장치(40)나 소리출력장치(43) 등의 소정의 통지수단을 통하여, 각종 정보를 쇼벨(100)의 오퍼레이터에게 전달(통지)한다. 정보전달부(53)는, 거리산출부(52)에 의하여 산출된 각종 거리 등의 크기(정도)를 쇼벨(100)의 오퍼레이터에게 통지한다. 예를 들면, 표시장치(40)에 의한 시각정보 및 소리출력장치(43)에 의한 청각정보 중 적어도 일방을 이용하여, 버킷(6)의 선단부와 목표시공면의 사이의 거리(의 크기)를 오퍼레이터에게 전달한다. 또, 정보전달부(53)는, 표시장치(40)에 의한 시각정보 및 소리출력장치(43)에 의한 청각정보 중 적어도 일방을 이용하여, 버킷(6)의 작업부위로서의 배면과 목표시공면의 사이의 상대각도(의 크기)를 오퍼레이터에게 전달해도 된다.

구체적으로는, 정보전달부(53)는, 소리출력장치(43)에 의한 단속음을 이용하여, 버킷(6)의 작업부위와 목표시공면의 사이의 거리(예를 들면, 연직거리)의 크기를 오퍼레이터에게 전달한다. 이 경우, 정보전달부(53)는, 연직거리가 작아질수록, 단속음의 간격을 짧게 하고, 연직거리가 커질수록, 단속음의 간격을 길게 해도 된다. 또, 정보전달부(53)는, 연속음을 이용해도 되고, 소리의 높낮이, 강약 등을 변화시키면서, 연직거리의 크기의 차이를 나타내도록 해도 된다. 또, 정보전달부(53)는, 버킷(6)의 선단부가 목표시공면보다 낮은 위치가 된, 즉, 목표시공면을 초과해 버린 경우, 소리출력장치(43)를 통하여 경보를 발해도 된다. 당해 경보는, 예를 들면, 단속음보다 현저하게 큰 연속음이다.

또, 정보전달부(53)는, 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 버킷(6)의 작업부위와 목표시공면의 사이의 거리의 크기나 버킷(6)의 배면과 목표시공면의 사이의 상대각도의 크기 등을 작업정보로서 표시장치(40)에 표시시켜도 된다. 표시장치(40)는, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 예를 들면, 촬상장치(S6)로부터 수신한 화상데이터와 함께, 정보전달부(53)로부터 수신한 작업정보를 표시한다. 정보전달부(53)는, 예를 들면, 아날로그미터의 화상이나 바그래프인디케이터의 화상 등을 이용하여, 연직거리의 크기를 오퍼레이터에게 전달하도록 해도 된다.

자동제어부(54)는, 쇼벨(100)의 피구동부를 구동하는 액추에이터를 자동적으로 동작시킴으로써 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원한다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 비례밸브(31)를 제어하여, 복수의 유압액추에이터에 대응하는 컨트롤밸브(17) 내의 제어밸브에 작용하는 파일럿압을 개별적으로 또한 자동적으로 조정할 수 있다. 이로써, 자동제어부(54)는, 각각의 유압액추에이터를 자동적으로 동작시킬 수 있다. 자동제어부(54)에 의한 머신컨트롤기능에 관한 제어는, 예를 들면, 입력장치(42)에 포함되는 소정의 스위치가 눌린 경우에 실행되어도 된다. 당해 소정의 스위치는, 예를 들면, 머신컨트롤스위치(이하, "MC(Machine Control)스위치")이며, 노브스위치로서 조작장치(26)(예를 들면, 암(5)의 조작에 대응하는 레버장치)의 오퍼레이터에 의한 파지부의 선단에 배치되어 있어도 된다. 이하, MC스위치가 눌려 있는 경우에, 머신컨트롤기능이 유효한 전제에서 설명을 진행시킨다.

예를 들면, 자동제어부(54)는, MC스위치 등이 눌려 있는 경우, 굴삭작업이나 정형작업을 지원하기 위하여, 암실린더(8)의 동작에 맞추어, 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 일방을 자동적으로 신축시킨다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 오퍼레이터가 수동으로 암(5)의 접음조작(이하, "암접음조작")을 행하고 있는 경우에, 목표시공면과 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위의 제어기준이 되는 위치가 일치하도록 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 일방을 자동적으로 신축시킨다. 이 경우, 오퍼레이터는, 예를 들면, 암(5)의 조작에 대응하는 레버장치를 암접음조작하는 것만으로, 버킷(6)의 치선 등을 목표시공면에 일치시키면서, 암(5)을 접을 수 있다.

또, 자동제어부(54)는, MC스위치 등이 눌려 있는 경우, 상부선회체(3)를 소정의 작업대상(예를 들면, 토사의 적재대상의 덤프트럭이나 시공대상의 목표시공면 등)에 정대시키기 위하여 선회유압모터(2A)를 자동적으로 회전시켜도 된다. 이하, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))에 의한 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 제어를 "정대제어"라고 칭하는 경우가 있다. 이로써, 오퍼레이터 등은, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 혹은, 당해 스위치가 눌린 상태로, 선회조작에 대응하는 후술하는 레버장치(26C)를 조작하는 것만으로, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시킬 수 있다. 또, 오퍼레이터는, MC스위치를 누르는 것만으로, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시키고 또한 덤프트럭으로의 배토(排土)작업이나 목표시공면의 굴삭작업 등에 관한 머신컨트롤기능을 개시시킬 수 있다.

예를 들면, 쇼벨(100)의 상부선회체(3)가 작업대상으로서의 덤프트럭에 정대하고 있는 상태는, 어태치먼트의 선단의 버킷(6)을 덤프트럭의 짐받이의 긴 길이방향, 즉, 덤프트럭의 짐받이의 전후방향의 축을 따라 이동시키는 것이 가능한 상태이다.

예를 들면, 쇼벨(100)의 상부선회체(3)가 작업대상으로서의 목표시공면에 정대하고 있는 상태는, 어태치먼트의 동작에 따라, 어태치먼트의 선단부(예를 들면, 버킷(6)의 작업부위로서의 치선이나 배면 등)를 목표시공면(예를 들면, 도 1의 오르막법면(BS))의 경사방향을 따라 이동시키는 것이 가능한 상태이다. 구체적으로는, 쇼벨(100)의 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하고 있는 상태는, 쇼벨(100)의 선회평면(SF)에 연직인 어태치먼트의 가동면(어태치먼트가동면)(AF)이, 원통체(CB)에 대응하는 목표시공면의 법선을 포함하는 상태(환언하면, 당해 법선을 따르는 상태)이다(후술하는 도 8b 참조).

쇼벨(100)의 어태치먼트가동면(AF)이 원통체(CB)에 대응하는 목표시공면의 법선을 포함하는 상태가 아닌 경우, 어태치먼트의 선단부는, 목표시공면을 경사방향으로 이동시킬 수 없다. 그 때문에, 결과적으로, 쇼벨(100)은, 목표시공면을 적절히 시공할 수 없다(후술하는 도 8a 참조). 이에 대하여, 자동제어부(54)는, 자동적으로 선회유압모터(2A)를 회전시킴으로써, 상부선회체(3)를 정대시킬 수 있다. 이로써, 쇼벨(100)은, 목표시공면을 적절히 시공할 수 있다(도 8b 참조).

자동제어부(54)는, 목표시공면(오르막법면)에 대한 정대제어에 있어서, 예를 들면, 버킷(6)의 치선의 좌단의 좌표점과 목표시공면의 사이의 좌단연직거리(이하, 간단히 "좌단연직거리")와, 버킷(6)의 치선의 우단의 좌표점과 목표시공면의 사이의 우단연직거리(이하, 간단히 "우단연직거리")가 동일해진 경우에, 쇼벨이 목표시공면에 정대하고 있다고 판단한다. 또, 자동제어부(54)는, 좌단연직거리와 우단연직거리가 동일해진 경우(즉, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차가 제로가 된 경우)가 아니라, 그 차가 소정 값 이하가 된 경우에, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대하고 있다고 판단해도 된다.

또, 자동제어부(54)는, 목표시공면(오르막법면)에 대한 정대제어에 있어서, 예를 들면, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차에 근거하여, 선회유압모터(2A)를 동작시켜도 된다. 구체적으로는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌린 상태로 선회조작에 대응하는 레버장치(26C)가 조작되면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 방향으로 레버장치(26C)가 조작되었는지 아닌지를 판단한다. 예를 들면, 버킷(6)의 치선과 목표시공면(오르막법면)의 사이의 연직거리가 커지는 방향으로 레버장치(26C)가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 정대제어를 실행하지 않는다. 한편, 버킷(6)의 치선과 목표시공면(오르막법면)의 사이의 연직거리가 작아지는 방향으로 선회조작레버가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 정대제어를 실행한다. 그 결과, 자동제어부(54)는, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차가 작아지도록 선회유압모터(2A)를 동작시킬 수 있다. 그 후, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 혹은 제로가 되면, 선회유압모터(2A)를 정지시킨다. 또, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 혹은 제로가 되는 선회각도를 목표각도로서 설정하고, 그 목표각도와 현재의 선회각도(구체적으로는, 선회상태센서(S5)의 검출신호에 근거하는 검출값)의 각도차가 제로가 되도록, 선회유압모터(2A)의 동작제어를 행해도 된다. 이 경우, 선회각도는, 예를 들면, 기준방향에 대한 상부선회체(3)의 전후축의 각도이다.

다만, 상술한 바와 같이, 선회유압모터(2A) 대신에, 선회용 전동기가 쇼벨(100)에 탑재되는 경우, 자동제어부(54)는, 선회용 전동기를 제어대상으로 하여, 정대제어를 행한다.

선회각도산출부(55)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 산출한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 현재의 방향을 특정할 수 있다. 선회각도산출부(55)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 포함되는(비치고 있는), 정지하고 있거나 혹은 고정되어 있는 물체의 위치(환언하면, 보이는 방향)의 변화에 근거하여, 상부선회체(3)의 선회각도를 산출(추정)한다. 상세는, 후술한다(도 5, 도 8 참조).

선회각도는, 상부선회체(3)에서 본 기준방향에 대한 어태치먼트가동면이 뻗는 방향(즉, 상부선회체(3)의 상면시에서 어태치먼트의 연장방향)을 나타낸다. 어태치먼트가동면은, 예를 들면, 어태치먼트를 종단하는 가상평면이며, 선회평면에 수직이 되도록 배치된다. 선회평면은, 예를 들면, 선회축에 수직인 선회프레임의 바닥면을 포함하는 가상평면이다. 컨트롤러(30)(머신가이던스부(50))는, 예를 들면, 어태치먼트가동면이 목표시공면의 법선을 포함하고 있다고 판단한 경우에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하고 있다고 판단해도 된다.

상대각도산출부(56)는, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시키기 위하여 필요한 선회각도(이하, "상대각도")를 산출한다. 상대각도는, 예를 들면, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시켰을 때의 상부선회체(3)의 전후축의 방향과, 상부선회체(3)의 전후축의 현재의 방향의 사이에 형성되는 상대적인 각도이다. 상대각도산출부(56)는, 예를 들면, 상부선회체(3)를 토사 등의 적재대상의 덤프트럭에 정대시키는 경우, 촬상장치(S6)에 의한 덤프트럭의 짐받이가 비치고 있는 촬상화상과, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출된 선회각도에 근거하여, 상대각도를 산출한다. 상대각도산출부(56)는, 예를 들면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 경우, 기억장치(47)에 기억되어 있는 목표시공면에 관한 데이터와, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출된 선회각도에 근거하여, 상대각도를 산출한다.

자동제어부(54)는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌린 상태로 선회조작에 대응하는 레버장치(26C)가 조작되면, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시키는 방향으로 선회조작되었는지 아닌지를 판단한다. 자동제어부(54)는, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시키는 방향으로 선회조작되었다고 판단한 경우, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출된 상대각도를 목표각도로서 설정한다. 그리고, 자동제어부(54)는, 레버장치(26C)가 조작된 후의 선회각도의 변화가 목표각도에 도달한 경우, 상부선회체(3)가 작업대상에 정대했다고 판단하고, 선회유압모터(2A)의 움직임을 정지시켜도 된다. 이로써, 자동제어부(54)는, 도 2에 나타내는 구성을 전제로 하고, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26C)의 조작을 어시스트하여, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시킬 수 있다. 또, 자동제어부(54)는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌리면, 레버장치(26C)의 조작에 의존하지 않고, 자동으로, 상부선회체(3)를 작업대상에 정대시켜도 된다.

[쇼벨의 유압시스템]

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압시스템에 대하여 설명한다.

도 3은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.

다만, 도 3에 있어서, 기계적동력계, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계는, 도 2의 경우와 동일하게, 각각, 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 각각 나타나 있다.

당해 유압회로에 의하여 실현되는 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14L, 14R)의 각각으로부터, 센터바이패스유로(C1L, C1R), 패럴렐유로(C2L, C2R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.

센터바이패스유로(C1L)는, 메인펌프(14L)를 기점으로 하여, 컨트롤밸브(17) 내에 배치되는 제어밸브(171, 173, 175L, 176L)를 순서대로 통과하여, 작동유탱크에 이른다.

센터바이패스유로(C1R)는, 메인펌프(14R)를 기점으로 하여, 컨트롤밸브(17) 내에 배치되는 제어밸브(172, 174, 175R, 176R)를 순서대로 통과하여, 작동유탱크에 이른다.

제어밸브(171)는, 메인펌프(14L)로부터 토출되는 작동유를 주행유압모터(1L)로 공급하고, 또한, 주행유압모터(1L)가 토출되는 작동유를 작동유탱크로 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(172)는, 메인펌프(14R)로부터 토출되는 작동유를 주행유압모터(1R)로 공급하고, 또한, 주행유압모터(1R)가 토출되는 작동유를 작동유탱크로 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(173)는, 메인펌프(14L)로부터 토출되는 작동유를 선회유압모터(2A)로 공급하고, 또한, 선회유압모터(2A)가 토출되는 작동유를 작동유탱크로 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(174)는, 메인펌프(14R)로부터 토출되는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한, 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(175L, 175R)는, 각각, 메인펌프(14L, 14R)가 토출되는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한, 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(176L, 176R)는, 메인펌프(14L, 14R)가 토출되는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출시킨다.

제어밸브(171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, 176R)는, 각각, 파일럿포트에 작용하는 파일럿압에 따라, 유압액추에이터에 급배되는 작동유의 유량을 조정하거나, 흐르는 방향을 전환하거나 한다.

패럴렐유로(C2L)는, 센터바이패스유로(C1L)와 병렬적으로, 제어밸브(171, 173, 175L, 176L)에 메인펌프(14L)의 작동유를 공급한다. 구체적으로는, 패럴렐유로(C2L)는, 제어밸브(171)의 상류측에서 센터바이패스유로(C1L)로부터 분기하여, 제어밸브(171, 173, 175L, 176L)의 각각에 병렬하여 메인펌프(14L)의 작동유를 공급 가능하게 구성된다. 이로써, 패럴렐유로(C2L)는, 제어밸브(171, 173, 175L) 중 어느 하나에 의하여 센터바이패스유로(C1L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.

패럴렐유로(C2R)는, 센터바이패스유로(C1R)와 병렬적으로, 제어밸브(172, 174, 175R, 176R)에 메인펌프(14R)의 작동유를 공급한다. 구체적으로는, 패럴렐유로(C2R)는, 제어밸브(172)의 상류측에서 센터바이패스유로(C1R)로부터 분기하여, 제어밸브(172, 174, 175R, 176R)의 각각에 병렬하여 메인펌프(14R)의 작동유를 공급 가능하게 구성된다. 패럴렐유로(C2R)는, 제어밸브(172, 174, 175R) 중 어느 하나에 의하여 센터바이패스유로(C1R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.

레귤레이터(13L, 13R)는, 각각, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 메인펌프(14L, 14R)의 사판의 경전각을 조절함으로써, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 조절한다.

토출압센서(28L)는, 메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출된 토출압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출압에 따라, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어할 수 있다.

센터바이패스유로(C1L, C1R)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L, 176R)의 각각과 작동유탱크의 사이에, 네거티브컨트롤스로틀(이하, "네거컨스로틀")(18L, 18R)이 마련된다. 이로써, 메인펌프(14L, 14R)에 의하여 토출된 작동유의 흐름은, 네거컨스로틀(18L, 18R)로 제한된다. 그리고, 네거컨스로틀(18L, 18R)은, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어하기 위한 제어압(이하, "네거컨압")을 발생시킨다.

네거컨압센서(19L, 19R)는, 네거컨압을 검출하고, 검출된 네거컨압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

컨트롤러(30)는, 토출압센서(28L, 28R)에 의하여 검출되는 메인펌프(14L, 14R)의 토출압에 따라, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어하여, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 조절해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라, 레귤레이터(13L)를 제어하고, 메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 토출량을 감소시켜도 된다. 레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14L, 14R)의 흡수마력이 엔진(11)의 출력마력을 초과하지 않도록, 메인펌프(14L, 14R)의 전마력(全馬力)제어를 행할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 네거컨압센서(19L, 19R)에 의하여 검출되는 네거컨압에 따라, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어함으로써, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 조절해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 네거컨압이 클수록 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 감소시키고, 네거컨압이 작을수록 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 증대시킨다.

구체적으로는, 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 모두 조작되어 있지 않은 대기상태(도 3에 나타내는 상태)인 경우, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유는, 센터바이패스유로(C1L, C1R)를 통하여 네거컨스로틀(18L, 18R)에 이른다. 그리고, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유의 흐름은, 네거컨스로틀(18L, 18R)의 상류에서 발생하는 네거컨압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출된 작동유가 센터바이패스유로(C1L, C1R)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다.

한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작장치(26)를 통하여 조작된 경우, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터에 유입된다. 그리고, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유의 흐름은, 네거컨스로틀(18L, 18R)에 이르는 양을 감소 혹은 소실시켜, 네거컨스로틀(18L, 18R)의 상류에서 발생하는 네거컨압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 증대시키고, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터를 확실히 구동시킬 수 있다.

[쇼벨의 머신컨트롤기능에 관한 구성의 상세]

다음으로, 도 4(도 4a~도 4c)를 참조하여, 쇼벨(100)의 머신컨트롤기능에 관한 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 4a~도 4c는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압시스템 중의 조작계에 관한 구성부분의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 4a는, 붐실린더(7)를 유압제어하는 제어밸브(175L, 175R)에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다. 또, 도 4b는, 버킷실린더(9)를 유압제어하는 제어밸브(174)에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다. 또, 도 4c는, 선회유압모터(2A)를 유압제어하는 제어밸브(173)에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다.

또, 예를 들면, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 레버장치(26A)는, 오퍼레이터 등이 붐(4)에 대응하는 붐실린더(7)를 조작하기 위하여 이용된다. 레버장치(26A)는, 그 조작내용(예를 들면, 조작방향 및 조작량)에 따른 전기신호(이하, "조작내용신호")를 컨트롤러(30)에 출력한다.

컨트롤러(30)에는, 조작장치(26)의 조작량(예를 들면, 레버장치(26A~26C)의 경도각도)에 따른 비례밸브(31)로의 제어전류와의 대응관계가 미리 설정되어 있다. 조작장치(26)에 포함되는 개개의 레버장치(레버장치(26A~26C) 등)의 각각에 대응하는 비례밸브(31)는, 설정된 대응관계에 근거하여 제어된다.

비례밸브(31AL)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31AL)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31AL)는, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 레버장치(26A)에 대한 붐(4)의 상승방향의 조작(이하, "붐상승조작")에 대응하는 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31AL)는, 레버장치(26A)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 레버장치(26A)의 조작내용과 관계없이, 컨트롤러(30)로부터 소정의 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31AL)는, 레버장치(26A)에 있어서의 조작내용과 관계없이, 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31AR)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31AR)는, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 레버장치(26A)에 대한 붐(4)의 하강방향의 조작(이하, "붐하강조작")에 대응하는 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31)는, 레버장치(26A)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 레버장치(26A)의 조작내용과 관계없이, 컨트롤러(30)로부터 소정의 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31)는, 레버장치(26A)에 있어서의 조작내용과 관계없이, 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

환언하면, 레버장치(26A)는, 붐상승조작이 이루어진 경우에, 조작방향 및 조작량에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력하고, 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31AL)를 개재하여, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 그 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킨다. 또, 레버장치(26A)는, 붐하강조작이 이루어진 경우에, 조작방향 및 조작량에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력하고, 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31AR)를 개재하여, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 그 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킨다.

이와 같이, 비례밸브(31AL, 31AR)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 레버장치(26A)의 조작상태에 따라, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 즉, 비례밸브(31AL, 31AR)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 레버장치(26A)의 조작상태와 관계없이, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

감압용 비례밸브(33AL)는, 비례밸브(31AL)와, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터(붐실린더(7))의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿압을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31AL)의 상태에 관계없이, 제어밸브(175L, 175R)의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33AL)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다.

다만, 본 실시형태에서는, 감압용 비례밸브(33AL)를 반드시 구비할 필요는 없고, 생략되어도 된다. 이하, 다른 감압용 비례밸브(33)(감압용 비례밸브(33AR, 33BL, 33BR, 33CL, 33CR) 등)에 대해서도 동일하다.

감압용 비례밸브(33AR)는, 비례밸브(31AR)와, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터(붐실린더(7))의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿라인을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31AR)의 상태에 관계없이, 제어밸브(175L, 175R)의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33AR)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26A)에 대한 붐상승조작에 대응하는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31AL)를 제어하고, 레버장치(26A)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26A)에 대한 붐하강조작에 대응하는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31AR)를 제어하고, 레버장치(26A)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 레버장치(26A)로부터 입력되는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31AL, 31AR)를 제어하고, 레버장치(26A)의 조작내용에 따른 붐(4)의 상승하강의 동작을 실현할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26A)에 대한 붐상승조작과는 무관하게, 비례밸브(31AL)를 제어하고, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26A)에 대한 붐하강조작과는 무관하게, 비례밸브(31AR)를 제어하고, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐(4)의 상승하강의 동작을 자동제어할 수 있다.

도 4b에 나타내는 바와 같이, 레버장치(26B)는, 오퍼레이터 등이 버킷(6)에 대응하는 버킷실린더(9)를 조작하기 위하여 이용된다. 레버장치(26B)는, 그 조작내용(예를 들면, 조작방향 및 조작량)에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력한다.

비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31BL)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31BL)는, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 레버장치(26B)에 대한 버킷(6)의 접음방향의 조작(이하, "버킷접음조작")에 대응하는 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31BL)는, 레버장치(26B)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 레버장치(26B)의 조작내용과 관계없이, 컨트롤러(30)로부터 소정의 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31BL)는, 레버장치(26B)에 있어서의 조작내용과 관계없이, 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31BR)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31BR)는, 셔틀밸브(32BR)를 개재하여, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 레버장치(26B)에 대한 버킷(6)의 펼침방향의 조작(이하, "버킷펼침조작")에 대응하는 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31BR)는, 레버장치(26B)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 레버장치(26B)의 조작내용과 관계없이, 컨트롤러(30)로부터 소정의 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31BR)는, 레버장치(26B)에 있어서의 조작내용과 관계없이, 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

환언하면, 레버장치(26B)는, 버킷접음조작이 이루어진 경우에, 조작방향 및 조작량에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력하고, 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31BL)를 개재하여, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 그 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킨다. 또, 레버장치(26B)는, 버킷펼침조작이 이루어진 경우에, 조작방향 및 조작량에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력하고, 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31BR)를 개재하여, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 그 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킨다.

이와 같이, 비례밸브(31BL, 31BR)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 레버장치(26B)의 조작상태에 따라, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 또, 비례밸브(31BL, 31BR)는, 레버장치(26B)의 조작상태와 관계없이, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

감압용 비례밸브(33BL)는, 비례밸브(31BL)와, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터(버킷실린더(9))의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿압을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31BL)의 상태에 관계없이, 제어밸브(174)의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33BL)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다.

감압용 비례밸브(33BR)는, 비례밸브(31BR)와, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터(버킷실린더(9))의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿라인을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31BR)의 상태에 관계없이, 제어밸브(174)의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33BR)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26B)에 대한 버킷접음조작에 대응하는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31BL)를 제어하고, 레버장치(26B)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26B)에 대한 버킷펼침조작에 대응하는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31BR)를 제어하고, 레버장치(26B)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 레버장치(26B)로부터 입력되는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31BL, 31BR)를 제어하고, 레버장치(26B)의 조작내용에 따른 버킷(6)의 펼치기·접기(開閉)동작을 실현할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26B)에 대한 버킷접음조작과는 무관하게, 비례밸브(31BL)를 제어하고, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26B)에 대한 버킷펼침조작과는 무관하게, 비례밸브(31BR)를 제어하고, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)의 펼치기·접기동작을 자동제어할 수 있다.

또, 예를 들면, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 레버장치(26C)는, 오퍼레이터 등이 상부선회체(3)(선회기구(2))에 대응하는 선회유압모터(2A)를 조작하기 위하여 이용된다. 레버장치(26C)는, 그 조작내용(예를 들면, 조작방향 및 조작량)에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력한다.

비례밸브(31CL)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31CL)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31CL)는, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 레버장치(26C)에 대한 상부선회체(3)의 좌방향의 선회조작(이하, "좌선회조작")에 대응하는 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31CL)는, 레버장치(26C)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 레버장치(26C)의 조작내용과 관계없이, 컨트롤러(30)로부터 소정의 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31CL)는, 레버장치(26C)에 있어서의 조작내용과 관계없이, 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

비례밸브(31CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31CR)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31CR)는, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 레버장치(26C)에 대한 상부선회체(3)의 우방향의 선회조작(이하, " 우선회조작")에 대응하는 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31CR)는, 레버장치(26C)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 또, 레버장치(26C)의 조작내용과 관계없이, 컨트롤러(30)로부터 소정의 제어전류가 입력됨으로써, 비례밸브(31CR)는, 레버장치(26C)에 있어서의 조작내용과 관계없이, 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

환언하면, 레버장치(26C)는, 좌선회조작이 이루어진 경우에, 조작방향 및 조작량에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력하고, 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31CL)를 개재하여, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 그 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킨다. 또, 레버장치(26C)는, 우선회조작이 이루어진 경우에, 조작방향 및 조작량에 따른 조작내용신호를 컨트롤러(30)에 출력하고, 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31CR)를 개재하여, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 그 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킨다.

이와 같이, 비례밸브(31CL, 31CR)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 레버장치(26C)의 조작상태에 따라, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다. 또, 비례밸브(31CL, 31CR)는, 레버장치(26C)의 조작상태와 관계없이, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

감압용 비례밸브(33CL)는, 비례밸브(31CL)와, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터(선회유압모터(2A))의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿압을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31CL)의 상태에 관계없이, 제어밸브(173)의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33CL)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다.

감압용 비례밸브(33CR)는, 비례밸브(31CR)와, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트의 사이의 파일럿라인에 배치된다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(예를 들면, 촬상장치(S6) 등)로부터의 신호에 근거하여, 유압액추에이터(선회유압모터(2A))의 감속 혹은 정지의 제동동작이 필요하다고 판단한 경우, 당해 파일럿라인의 작동유를 탱크로 배출함으로써 파일럿라인을 감압시킨다. 이로써, 비례밸브(31CR)의 상태에 관계없이, 제어밸브(173)의 스풀을 중립방향으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 감압용 비례밸브(33CR)는, 제동특성을 높이고자 하는 경우에 유효하다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26C)에 대한 좌선회조작에 대응하는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31CL)를 제어하고, 레버장치(26C)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26C)에 대한 우선회조작에 대응하는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31CR)를 제어하고, 레버장치(26C)에 있어서의 조작내용(조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 레버장치(26C)로부터 입력되는 조작내용신호에 따라, 비례밸브(31CL, 31CR)를 제어하고, 레버장치(26C)의 조작내용에 따른 버킷(6)의 펼치기·접기동작을 실현할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26C)에 대한 좌선회조작과는 무관하게, 비례밸브(31CL)를 제어하고, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 레버장치(26C)에 대한 우선회조작과는 무관하게, 비례밸브(31CR)를 제어하고, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 좌우방향으로의 선회동작을 자동제어할 수 있다.

다만, 쇼벨(100)은, 암(5)을 자동적으로 펼치기·접기시키는 구성, 및, 하부주행체(1)(구체적으로는, 좌우 각각의 크롤러)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 유압시스템 중, 암실린더(8)의 조작계에 관한 구성부분, 주행유압모터(1L)의 조작계에 관한 구성부분, 및, 주행유압모터(1R)의 조작에 관한 구성부분은, 붐실린더(7)의 조작계에 관한 구성부분 등(도 4a~도 4c)과 동일하게 구성되어도 된다.

[선회각도의 추정방법(제1 예)]

다음으로, 도 5, 도 6(도 6a, 도 6b)을 참조하여, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))에 의한 선회각도의 추정방법의 제1 예에 대하여 설명한다.

<선회각도의 추정에 관한 기능구성>

도 5는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 선회각도의 추정에 관한 기능구성의 제1 예를 나타내는 기능블록도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 통신장치(T1)를 이용하여, 관리장치(200)와 통신 가능하게 접속된다.

관리장치(200)는, 그 기능이 임의의 하드웨어, 혹은, 임의의 하드웨어 및 소프트웨어의 조합 등에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 관리장치(200)는, CPU 등의 프로세서, RAM 등의 메모리장치, ROM 등의 보조기억장치, 및 외부와의 통신용의 인터페이스장치 등을 포함하는 서버컴퓨터를 중심으로 구성된다. 관리장치(200)는, 예를 들면, 보조기억장치에 인스톨되는 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 실현되는 기능부로서, 모델학습부(201)와, 배신(配信)부(203)를 포함한다. 또, 관리장치(200)는, 학습결과기억부(202) 등을 이용한다. 학습결과기억부(202) 등은, 예를 들면, 관리장치(200)의 보조기억장치나 통신 가능한 외부기억장치 등에 의하여 실현 가능하다.

모델학습부(201)는, 소정의 교사(敎師)데이터세트를 이용하여, 학습모델을 기계학습시켜, 이른바 지도학습의 결과로서의 학습완료모델(물체검출모델(LM))을 출력한다. 그리고, 생성된 물체검출모델(LM)은, 미리 준비되는 검증용 데이터세트를 이용하여, 정밀도검증이 실시된 다음, 학습결과기억부(202)에 저장된다. 또, 모델학습부(201)는, 추가학습용의 교사데이터세트를 이용하여, 물체검출모델(LM)의 추가학습을 행하게 함으로써 추가학습완료모델을 생성해도 된다. 그리고, 추가학습완료모델은, 미리 준비되는 검증용 데이터세트를 이용하여, 정밀도검증이 실시됨과 함께, 학습결과기억부(202)의 물체검출모델(LM)은, 정밀도검증완료의 추가학습완료모델로 갱신되어도 된다.

물체검출모델(LM)은, 물체검지장치에 의한 작업현장의 촬상화상이나 점군데이터 등을 입력정보로 하여, 작업현장의 촬상화상에 포함되는 소정의 물체(예를 들면, 사람, 차량, 다른 작업기계, 건물, 파일론(pylon), 전주(電柱), 나무 등)(이하, "대상물")의 유무, 그 대상물의 종별, 그 대상물의 위치, 및, 그 대상물의 크기 등을 판정한다. 그리고, 물체검출모델(LM)은, 그 판정결과에 관한 정보(예를 들면, 대상물의 종별(종류)을 나타내는 라벨정보나, 대상물의 위치를 나타내는 위치정보)를 출력한다. 즉, 물체검출모델(LM)은, 쇼벨(100)에 적용되는 경우, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 대상물의 유무, 그 대상물의 종별(종류), 및 그 대상물의 위치 등을 판정할 수 있다. 베이스의 학습모델 및 그 학습결과로서의 물체검출모델(LM)은, 예를 들면, 이미 알려진 딥뉴럴네트워크(DNN: Deep Neural Network)를 중심으로 구성되어도 된다.

다만, 교사데이터세트 및 정밀도검증용의 데이터세트는, 예를 들면, 쇼벨(100)로부터 적절히 업로드되는, 촬상장치(S6)에 의한 다양한 작업현장의 촬상화상에 근거하여 작성되어도 된다. 또, 교사데이터세트 및 정밀도검증용의 데이터세트는, 예를 들면, 컴퓨터그래픽스 등에 관련되는 기술을 이용하여 인공적으로 작성되는 작업현장의 화상에 근거하여 작성되어도 된다.

학습결과기억부(202)에는, 모델학습부(201)에 의하여 생성되는 물체검출모델(LM)이 기억된다. 또, 학습결과기억부(202)의 물체검출모델(LM)은, 모델학습부(201)에 의하여 생성되는 추가학습완료모델에 의하여 갱신되어도 된다.

배신부(203)는, 학습결과기억부(202)에 기억되는 최신의 물체검출모델(LM)을 쇼벨(100)에 배신한다.

또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 선회각도의 추정에 관한 구성으로서, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R)), 컨트롤러(30), 비례밸브(31CL, 31CR), 및 입력장치(42)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 선회각도의 추정에 관한 구성으로서, 주위상황인식부(60)와, 상술한 머신가이던스부(50)를 포함한다.

주위상황인식부(60)는, 예를 들면, 모델기억부(61)와, 검출부(62)와, 물체위치맵생성부(63)와, 맵기억부(64)를 포함한다.

모델기억부(61)에는, 통신장치(T1)를 통하여 관리장치(200)로부터 수신되는, 최신의 물체검출모델(LM)이 기억된다.

검출부(62)는, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R))로부터 입력되는 촬상화상에 근거하여, 상부선회체(3)의 주위의 대상물을 검출한다. 구체적으로는, 검출부(62)는, 모델기억부(61)로부터 물체검출모델(LM)을 읽어내고, 물체검출모델(LM)을 이용하여, 상부선회체(3)의 주위의 대상물에 관한 판정(예를 들면, 대상물의 유무, 그 대상물의 종별, 그 대상물의 위치, 및 그 대상물의 크기 등의 판정)을 행한다. 검출부(62)는, 예를 들면, 검출된 대상물의 종별을 나타내는 라벨정보, 물체의 위치정보, 및 대상물의 크기에 관한 정보 등을 출력한다. 또, 검출부(62)는, 대상물이 검출되지 않았던 경우, 검출되지 않았던 것을 나타내는 라벨정보를 출력해도 된다. 본 예에서는, 복수의 카메라(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R))의 촬상화상을 이용할 수 있기 때문에, 검출부(62)는, 상부선회체(3)의 전체둘레에 걸친 대상물, 즉, 보다 넓은 대상범위에서 대상물을 검출할 수 있다. 또, 촬상장치(S6)를 이용하는 사례를 나타냈지만, 검출부(62)는, 쇼벨(100)의 주위에 출력하는 출력신호(예를 들면, 레이저, 적외선, 전자파, 초음파 등)의 반사신호를 수신하여, 쇼벨(100)의 주위의 물체까지의 거리를 점군데이터 등에 의하여 산출해도 된다. 또, 검출부(62)는, 수신되는 반사신호에 근거하는 점군의 형상 및 점군까지의 거리 등에 의하여, 대상물의 종별(종류)을 나타내는 라벨정보나, 대상물의 위치를 나타내는 위치정보 등을 구할 수 있다.

물체위치맵생성부(63)는, 검출부(62)에 의하여 검출된 대상물의 위치를 나타내는 맵정보(물체위치맵(MP))를 생성하고, 생성되는 물체위치맵(MP)은, 맵기억부(64)에 저장된다. 물체위치맵(MP)에는, 쇼벨(100)의 위치정보와, 검출된 대상물마다의 위치정보와, 각각의 대상물의 위치정보에 연결되는, 대상물의 종별정보 및 대상물의 크기에 관한 정보 등이 포함된다. 예를 들면, 물체위치맵생성부(63)는, 쇼벨(100)의 기동부터 정지까지의 사이에서, 검출부(62)의 검출주기에 맞추어, 물체위치맵(MP)을 작성하고, 최신의 물체위치맵(MP)에서 맵기억부(64)의 물체위치맵(MP)을 축차(逐次) 갱신하는 양태여도 된다.

다만, 쇼벨(100)(상부선회체(3))을 기준으로 하여, 검출부(62)가 대상물을 검출 가능한 거리범위는 한정되기 때문에, 예를 들면, 쇼벨(100)이 하부주행체(1)로 주행이동하면, 물체위치맵(MP)에 포함되는 소정의 대상물의 위치가 검출범위 외로 되어 버릴 가능성이 있다. 즉, 쇼벨(100)이 하부주행체(1)로 주행이동해 버리면, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)로부터 상대적으로 멀어진 위치의 물체가 그대로 그 위치에 있는지, 그 위치로부터 이동해 버렸는지 등을 파악할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 물체위치맵생성부(63)는, 물체위치맵(MP)에 포함되는, 쇼벨(100)(자기)부터 어느 정도 떨어진 위치의 대상물에 관한 정보를, 갱신 시에, 삭제해도 되고, 예를 들면, 정밀도가 낮은 정보인 것을 나타내는 플래그 등을 부여한 다음 맵정보 중에 남겨도 된다.

맵기억부(64)에는, 물체위치맵생성부(63)에 의하여 생성되는, 최신의 물체위치맵(MP)이 기억된다.

머신가이던스부(50)는, 선회각도의 추정에 관한 기능구성으로서, 자동제어부(54)와, 선회각도산출부(55)와, 상대각도산출부(56)와, 기억부(57)와, 목표위치정보생성부(58)를 포함한다.

자동제어부(54)는, 상술한 바와 같이, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출(추정)되는 상대각도에 근거하여, 비례밸브(31CL, 31CR)를 제어하고, 상부선회체(3)를 쇼벨(100)(자기)의 주위의 작업대상에 정대시킨다. 환언하면, 자동제어부(54)는, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출되는 상대각도에 근거하여, 작업대상에 정대하도록 상부선회체(3)의 선회동작을 제어한다. 본 예에서는, 자동제어부(54)는, 후술하는 바와 같이, 물체위치맵(MP)으로부터 인식되는 하나 또는 복수의 대상물 중에서 오퍼레이터가 선택하는 작업대상에 대응하는 대상물에 상부선회체(3)를 정대시킨다.

선회각도산출부(55)는, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 정지하고 있는 대상물(이하, "정지대상물") 혹은 고정되어 있는 대상물(이하, "고정대상물")을 인식한다. 정지대상물은, 이동 가능한 대상물 중의 이동하지 않고 정지하고 있는 대상물(예를 들면, 토사의 적재대기로 정차하고 있는 덤프트럭 등)을 의미한다. 또, 고정대상물은, 소정의 위치에 고정되어 있어 이동하지 않는 대상물(예를 들면, 나무, 전주 등)을 의미한다. 구체적으로는, 선회각도산출부(55)는, 맵기억부(64)에 저장되는 물체위치맵(MP)에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 정지대상물 혹은 고정대상물을 인식(추출)하고, 그중에서 기준이 되는 대상물(이하, "기준대상물")을 결정한다. 예를 들면, 선회각도산출부(55)는, 후술하는 바와 같이, 입력장치(42)를 통한 조작입력에 근거하여, 물체위치맵(MP)에 포함되는 복수의 대상물 중에서 선택된 작업대상에 대응하는 정지대상물 혹은 고정대상물을 기준대상물로 결정해도 된다. 그리고, 선회각도산출부(55)는, 물체위치맵(MP)의 갱신에 의한 상부선회체(3)에서 본 기준대상물의 위치의 변화(환언하면, 촬상장치(S6)의 촬상화상 상에서의 기준대상물의 위치의 변화)에 근거하여, 선회각도를 추정(산출)한다. 상부선회체(3)가 선회하면, 상부선회체(3)로부터 기준대상물이 보이는 방향이 변화하기 때문이다.

상대각도산출부(56)는, 상술한 바와 같이, 작업대상에 정대하기 위하여 필요한 선회각도로서의 상대각도를 산출한다. 구체적으로는, 상대각도산출부(56)는, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출되는 상부선회체(3)의 선회각도와, 목표위치정보생성부(58)에 의하여 생성되는, 작업 시의 목표로서의 작업대상의 위치에 관한 정보(이하, "목표위치정보")에 근거하여, 상대각도를 산출(추정)한다. 또, 상대각도산출부(56)는, 작업대상이 상술한 기준대상물로 설정되어 있는 경우, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출되는 선회각도를 그대로 상대각도로서 이용해도 된다. 상술한 바와 같이, 선회각도산출부(55)에 의하여, 작업대상을 기준으로 하는 선회각도(상부선회체(3)의 방향)가 산출되기 때문이다.

기억부(57)에는, 목표설정정보(57A)가 기억된다.

목표설정정보(57A)는, 입력장치(42)를 통한 오퍼레이터 등의 유저로부터의 조작입력에 의하여 설정되는, 작업 시의 목표로서의 작업대상(예를 들면, 토사 등의 적재작업에 있어서의 덤프트럭 등)에 관한 설정정보이다.

예를 들면, 오퍼레이터 등은, 입력장치(42)를 이용하여, 표시장치(40)에 표시되는 소정의 조작화면(이하, "목표선택화면")을 조작함으로써, 물체위치맵(MP)에서 특정되는 하나 또는 복수의 대상물 중에서 작업대상에 대응하는 대상물을 선택하여, 작업 시의 목표로서 설정할 수 있다. 구체적으로는, 표시장치(40)의 목표선택화면에는, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 모습을 나타내는 화상(이하, "주위화상")이 표시된다. 그리고, 표시장치(40)의 목표선택화면에는, 당해 주위화상 상에 있어서의, 물체위치맵(MP)에서 특정되는 쇼벨(100)의 주위의 대상물에 대응하는 위치에 마커나 대상물의 종별을 나타내는 정보가 중첩적으로 표시된다. 오퍼레이터 등은, 당해 목표선택화면상에서, 대상물의 위치나 종별을 확인함으로써, 작업대상을 특정하여 선택(설정)할 수 있다.

목표위치정보생성부(58)는, 물체위치맵(MP)과, 목표설정정보(57A)에 근거하여, 목표위치정보를 생성한다.

<선회각도의 추정방법의 구체예>

도 6a, 도 6b는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 선회각도의 추정에 관한 동작의 제1 예를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 6a, 도 6b는, 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)에 토사 등을 적재하는 작업에 있어서, 쇼벨(100)이 컨트롤러(30)의 제어하에서 선회각도를 추정하면서 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)에 정대하도록 선회동작을 행하는 상황을 나타내는 도이다. 보다 구체적으로는, 도 6a는, 작업 중의 쇼벨(100)의 상면도이며, 도 6b는, 작업 중의 쇼벨(100)(구체적으로는, 버킷(6))을 도 6a의 화살표(AR1)로 나타내는 방향에서 본 도이다.

다만, 도 6a, 도 6b에서, 실선의 쇼벨(100)(버킷(6))은, 토사를 버킷(6)에 다 퍼올렸을 때의 상태를 나타내고, 버킷(6A)은, 이 상태(위치 P1)일 때의 버킷(6)을 나타내고 있다. 또, 도 6a, 도 6b에서, 파선의 쇼벨(100)(버킷(6))은, 버킷(6)에 토사를 담아, 붐(4)을 상승시키면서 상부선회체(3)를 덤프트럭(DT)에 정대하는 방향으로 선회하는 복합동작 중의 상태를 나타내고, 버킷(6B)은, 이 상태(위치 P2)일 때의 버킷(6)을 나타낸다. 또, 도 6a, 도 6b에서, 일점쇄선의 쇼벨(100)(버킷(6))은, 상부선회체(3)가 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)에 정대하여, 버킷(6)의 토사의 배토동작을 개시하기 전의 상태를 나타내고, 버킷(6C)은, 이 상태(위치 P3)일 때의 버킷(6)을 나타낸다.

본 예에서는, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)을 기준대상물로 하는 선회각도 θa를 추정(산출)한다. 즉, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 긴 길이방향의 축, 즉, 덤프트럭(DT)의 전후축을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 선회각도 θa를 추정(산출)한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 버킷(6)이 위치 P1에 있는 상태에 있어서, 덤프트럭(DT)을 기준대상물로 하는 선회각도 θa가 각도값 θa0이라고 추정(산출)한다. 또, 컨트롤러(30)(상대각도산출부(56))는, 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)이 기준대상물이기 때문에, 상대각도로서 선회각도 θa(각도값 θa0)를 이용할 수 있다. 그리고, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))는, 오퍼레이터가 MC스위치 등의 소정의 스위치를 누른 상태로 레버장치(26C)에 대하여 우선회조작, 즉, 덤프트럭(DT)에 정대하는 방향으로 선회조작을 행하면, 상부선회체(3)가 덤프트럭(DT)에 정대하도록, 즉, 상대각도에 상당하는 선회각도 θa가 각도값 θa0으로부터 제로가 되도록, 비례밸브(31CR)를 제어한다.

버킷(6)이 위치 P1로부터 위치 P2를 경유하여, 상부선회체(3)가 덤프트럭(DT)에 정대한 상태에 대응하는 위치 P3을 향하는 동안에, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 선회각도 θa를 추정하면서, 비례밸브(31CR)를 통하여, 상부선회체(3)의 선회동작을 제어한다. 예를 들면, 버킷(6)이 위치 P2에 있는 상태에 있어서, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 덤프트럭(DT)을 기준대상물로 하는 선회각도 θa가 각도값 θa1이라고 추정(산출)한다. 그리고, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))는, 추정하는 선회각도 θa에 근거하는 상대각도, 즉, 선회각도 θa가 제로가 되면, 선회유압모터(2A)의 동작을 정지시킨다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26C)의 조작을 어시스트하여, 상부선회체(3)를 덤프트럭(DT)에 정대시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터가 MC스위치 등의 소정의 스위치를 누르면, 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)을 기준대상물로 하는 선회각도 θa를 추정하면서, 자동으로, 상부선회체(3)를 덤프트럭(DT)에 정대시켜도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 자동제어와 아울러, 붐(4)의 상승동작의 자동제어를 행하고, 쇼벨(100)의 복합동작 전체를 자동으로 행하도록 해도 된다.

또, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 덤프트럭(DT)을 기준대상물로 하는 선회각도 θa에 더하여, 쇼벨(100)의 주위에 있는 고정대상물로서의 수목(樹木) TR1을 기준대상물로 하는 선회각도 θb를 산출해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 버킷(6)이 위치 P1에 있는 상태에 있어서, 수목 TR1을 기준대상물로 하는 선회각도 θb가 각도값 θb0이라고 추정한다. 또, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 버킷(6)이 위치 P3에 있는 상태에 있어서, 수목 TR1을 기준대상물로 하는 선회각도 θb가 각도값 θb1이라고 추정한다. 이로써, 컨트롤러(30)(상대각도산출부(56))는, 덤프트럭(DT)을 기준대상물로 하는 선회각도 θa와 수목 TR1을 기준대상물로 하는 선회각도 θb의 쌍방을 이용하여, 상대각도를 추정(산출)할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 상대각도의 추정정밀도를 보다 향상시킬 수 있고, 결과적으로, 상부선회체(3)를 덤프트럭(DT)에 정대시키는 제어의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

[선회각도의 추정방법(제2 예)]

다음으로, 도 7, 도 8(도 8a, 도 8b)을 참조하여, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))에 의한 선회각도의 추정방법의 제2 예에 대하여 설명한다.

<선회각도의 추정에 관한 기능구성>

도 7은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 선회각도의 추정에 관한 기능구성의 제2 예를 나타내는 기능블록도이다. 이하, 본 예에서는, 상술한 도 5와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 도 5의 제1 예의 경우와 동일하게, 통신장치(T1)를 이용하여, 관리장치(200)와 통신 가능하게 접속된다.

관리장치(200)는, 예를 들면, 보조기억장치에 인스톨되는 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 실현되는 기능부로서, 모델학습부(201)와, 배신부(203)를 포함한다. 또, 관리장치(200)는, 학습결과기억부(202) 및 시공정보기억부(204)를 이용한다. 학습결과기억부(202) 및 시공정보기억부(204) 등은, 예를 들면, 관리장치(200)의 보조기억장치나 통신 가능한 외부기억장치 등에 의하여 실현 가능하다.

시공정보기억부(204)에는, 쇼벨(100)의 작업현장을 포함하는 복수의 작업현장의 시공정보를 포함하는 시공정보데이터베이스가 구축된다. 시공정보에는, 시공목표에 관한 정보(예를 들면, 목표시공면데이터 등)가 포함된다.

배신부(203)는, 시공정보데이터베이스로부터 쇼벨(100)의 작업현장의 시공정보를 추출하여, 쇼벨(100)에 배신한다.

또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 선회각도의 추정에 관한 구성으로서, 도 5의 제1 예의 경우와 동일하게, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R)), 컨트롤러(30), 및 비례밸브(31CL, 31CR)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 선회각도의 추정에 관한 구성으로서, 도 5의 제1 예의 경우와 동일하게, 머신가이던스부(50)와, 주위상황인식부(60)를 포함한다.

머신가이던스부(50)는, 선회각도의 추정에 관한 기능구성으로서, 도 5의 제1 예의 경우와 동일하게, 자동제어부(54)와, 선회각도산출부(55)와, 상대각도산출부(56)와, 기억부(57)와, 목표위치정보생성부(58)를 포함한다.

기억부(57)에는, 관리장치(200)로부터 배신되는 시공정보(57B)가 기억된다.

목표위치정보생성부(58)는, 시공정보에 포함되는 목표시공면데이터에 근거하여, 작업대상으로서의 목표시공면에 관한 목표위치정보를 생성한다.

상대각도산출부(56)는, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출되는 상부선회체(3)의 선회각도와, 작업대상의 목표시공면에 대응하는 목표위치정보에 근거하여, 상대각도를 산출(추정)한다.

자동제어부(54)는, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출(추정)되는 상대각도에 근거하여, 비례밸브(31CL, 31CR)를 제어하고, 시공정보(57B)에 대응하는 목표시공면에 상부선회체(3)를 정대시킨다. 또, 자동제어부(54)는, 소정 범위 내에 물체가 검출된 경우, 검출된 물체와의 위치관계에 근거하여, 감압용 비례밸브(33)를 제어함으로써, 제동동작(감속, 정지)을 행할 수 있다.

<선회각도의 추정방법의 구체예>

도 8a, 도 8b는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 선회각도의 추정에 관한 동작의 제2 예를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 8은, 시공이 완료된 법면(CS)과 미시공의 경사면에 대응하는 목표시공면의 일례로서의 법면(NS)의 경계 부근부터, 쇼벨(100)이 미시공의 법면(NS)의 시공을 개시하는 상태를 나타낸다. 도 8a는, 작업대상으로서의 법면(NS)에 상부선회체(3)가 정대하고 있지 않은 상태를 나타내고, 도 8b는, 쇼벨(100)이 도 8a의 상태로부터 상부선회체(3)를 선회시켜, 작업대상으로서의 법면(NS)에 상부선회체(3)가 정대한 상태를 나타낸다.

도 8a, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 쇼벨(100)(자기)의 주위에 있는 고정대상물로서의 수목 TR2를 기준대상물로 하는 선회각도를 산출한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 도 8a의 상태에 있어서, 수목 TR2를 기준대상물로 하는 선회각도를 추정(산출)한다. 또, 컨트롤러(30)(상대각도산출부(56))는, 추정한 선회각도와, 목표시공면으로서의 법면(NS)에 대응하는 목표위치정보에 근거하여, 상대각도를 추정(산출)한다. 그리고, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))는, 오퍼레이터가 MC스위치 등의 소정의 스위치를 누른 상태로 레버장치(26C)에 대하여 좌선회조작을 행하면, 수목 TR2를 기준대상물로 하는 선회각도를 추정하면서, 상부선회체(3)가 법면(NS)에 정대하도록, 비례밸브(31CL)를 제어한다. 이로써, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26C)의 조작을 어시스트하여, 상부선회체(3)를 작업대상으로서의 법면(NS)에 정대시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터가 MC스위치 등의 소정의 스위치를 누르면, 수목 TR2를 기준대상물로 하는 선회각도를 추정하면서, 자동으로, 상부선회체(3)를 법면(NS)에 정대시켜도 된다.

[선회각도의 추정방법(제3 예)]

다음으로, 도 9~도 11을 참조하여, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))에 의한 선회각도의 추정방법의 제3 예에 대하여 설명한다.

다만, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 선회각도의 추정에 관한 기능구성을 나타내는 기능블록도는, 상술한 제1 예 혹은 제2 예의 기능블록도(도 5 혹은 도 7)를 원용 가능하기 때문에, 도시를 생략한다.

<고정대상물의 검출방법>

도 9는, 쇼벨(100)의 선회각도의 추정방법의 제3 예를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 9는, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 주위의 물체(예를 들면, 고정대상물)의 검출방법의 일례를 설명하는 도이며, 검출부(62)에 의한 쇼벨(100)의 주위의 물체의 검출에 관한 일련의 처리를 설명하는 도이다.

<<물체검출처리>>

검출부(62)는, 촬상장치(S6)의 출력(촬상화상)에 근거하여, 학습이 완료된 물체검출모델(LM)을 이용하여, 쇼벨(100)(상부선회체(3))의 주위의 대상물을 검출하는 처리(물체검출처리(901))를 행한다.

본 예에서는, 물체검출모델(LM)은, 뉴럴네트워크(Neural Network)(DNN)를 중심으로 구성된다.

본 예에서는, 뉴럴네트워크(DNN)는, 입력층 및 출력층의 사이에 한층 이상의 중간층(은닉층)을 갖는, 이른바 딥뉴럴네트워크이다. 뉴럴네트워크(DNN)에서는, 각각의 중간층을 구성하는 복수의 뉴런마다, 하위층과의 사이의 접속강도를 나타내는 가중값부여파라미터가 규정되어 있다. 그리고, 각층(各層)의 뉴런은, 상위층의 복수의 뉴런으로부터의 입력값의 각각에 상위층의 뉴런마다 규정되는 가중값부여파라미터를 곱한 값의 총합을, 임곗값함수를 통하여, 하위층의 뉴런에 출력하는 양태로, 뉴럴네트워크(DNN)가 구성된다.

뉴럴네트워크(DNN)를 대상으로 하여, 후술하는 바와 같이, 관리장치(200)(모델학습부(201))에 의하여 기계학습, 구체적으로는, 심층학습(딥러닝: Deep Learning)이 행해져, 상술한 가중값부여파라미터의 최적화가 도모된다. 이로써, 뉴럴네트워크(DNN)는, 입력신호(x)(x1~xm)로서, 촬상장치(S6)의 촬상화상이 입력되고, 출력신호(y)(y1~yn)로서, 미리 규정되는 대상물리스트(본 예에서는, "수목", "덤프", …)에 대응하는 물체의 종류마다의 물체가 존재하는 확률(예측확률)을 출력할 수 있다. m은, 2 이상의 정수이며, 예를 들면, 복수의 화상영역으로 구분된 촬상화상의 구분수에 상당한다. n은, 2 이상의 정수이며, 대상물리스트에 포함되는 대상물의 종류수에 상당한다.

뉴럴네트워크(DNN)는, 예를 들면, 컨볼루션 뉴럴네트워크(CNN: Convolutional Neural Network)이다. CNN은, 기존의 화상처리기술(컨볼루션처리 및 풀링처리)을 적용한 뉴럴네트워크이다. 구체적으로는, CNN은, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 대한 컨볼루션처리 및 풀링처리의 조합을 반복함으로써 촬상화상보다 사이즈가 작은 특징량데이터(특징맵)를 취출한다. 그리고, 취출한 특징맵의 각 화소의 화소값이 복수의 전체결합층에 의하여 구성되는 뉴럴네트워크에 입력되고, 뉴럴네트워크의 출력층은, 예를 들면, 물체의 종류마다의 물체가 존재하는 예측확률을 출력할 수 있다.

또, 뉴럴네트워크(DNN)는, 입력신호(x)로서 촬상장치(S6)의 촬상화상이 입력되고, 촬상화상에 있어서의 물체의 위치 및 크기(즉, 촬상화상 상의 물체의 점유영역) 및 그 물체의 종류를 출력신호(y)로서 출력 가능한 구성이어도 된다. 즉, 뉴럴네트워크(DNN)는, 촬상화상 상의 물체의 검출(촬상화상 상에서 물체의 점유영역 부분의 판정)과, 그 물체의 분류의 판정을 행하는 구성이어도 된다. 또, 이 경우, 출력신호(y)는, 입력신호(x)로서의 촬상화상에 대하여 물체의 점유영역 및 그 분류에 관한 정보가 중첩적으로 부가된 화상데이터형식으로 구성되어 있어도 된다. 이로써, 검출부(62)는, 물체검출모델(LM)(뉴럴네트워크(DNN))로부터 출력되는, 촬상장치(S6)의 촬상화상 중의 물체의 점유영역의 위치 및 크기에 근거하여, 당해 물체의 쇼벨(100)로부터의 상대위치(거리나 방향)를 특정할 수 있다. 촬상장치(S6)(카메라(S6F), 카메라(S6B), 카메라(S6L), 및 카메라(S6R))는, 상부선회체(3)에 고정되고, 촬상범위(화각)가 미리 규정(고정)되어 있기 때문이다. 그리고, 검출부(62)는, 물체검출모델(LM)에 의하여 검출된 물체의 위치가 감시영역 내이며, 또한, 감시대상리스트의 물체로 분류되어 있는 경우, 감시영역 내에서, 감시대상의 물체가 검출되었다고 판정할 수 있다.

예를 들면, 뉴럴네트워크(DNN)는, 촬상화상 중의 물체가 존재하는 점유영역(윈도)을 추출하는 처리, 및, 추출된 영역의 물체의 종류를 특정하는 처리의 각각 상당하는 뉴럴네트워크를 갖는 구성이어도 된다. 즉, 뉴럴네트워크(DNN)는, 물체의 검출과 물체의 분류를 단계적으로 행하는 구성이어도 된다. 또, 예를 들면, 뉴럴네트워크(DNN)는, 촬상화상의 전체영역이 소정 수의 부분영역으로 구분된 그리드셀마다 물체의 분류 및 물체의 점유영역(바운딩박스: Bounding box)을 규정하는 처리와, 그리드셀마다의 물체의 분류에 근거하여, 종류마다의 물체의 점유영역을 결합하고, 최종적인 물체의 점유영역을 확정시키는 처리의 각각에 대응하는 뉴럴네트워크를 갖는 구성이어도 된다. 즉, 뉴럴네트워크(DNN)는, 물체의 검출과, 물체의 분류를 병렬적으로 행하는 구성이어도 된다.

검출부(62)는, 예를 들면, 소정의 제어주기마다, 뉴럴네트워크(DNN)를 이용하여, 촬상화상 상에 있어서의 물체의 종류마다의 예측확률을 산출한다. 검출부(62)는, 예측확률을 산출할 때, 금회의 판정결과와 전회의 판정결과가 일치하는 경우, 금회의 예측확률을 더 올리도록 해도 된다. 예를 들면, 전회의 판정 시에, 촬상화상 상의 소정의 영역에 비치고 있는 물체가 "덤프" (y2)로 판정되는 예측확률에 대하여, 금회도 계속해서 "덤프" (y2)라고 판정된 경우, 금회 "덤프" (y2)라고 판정되는 예측확률을 더 높여도 된다. 이로써, 예를 들면, 동일한 화상영역에 관한 물체의 분류에 관한 판정결과가 계속적으로 일치하고 있는 경우에, 예측확률이 상대적으로 높게 산출된다. 그 때문에, 검출부(62)는, 오판정을 억제할 수 있다.

또, 검출부(62)는, 쇼벨(100)의 주행이나 선회 등의 동작을 고려하여, 촬상화상 상의 물체에 관한 판정을 행해도 된다. 쇼벨(100)의 주위의 물체가 정지하고 있는 경우이더라도, 쇼벨(100)의 주행이나 선회에 의하여, 촬상화상 상의 물체의 위치가 이동하여, 동일한 물체로서 인식할 수 없게 될 가능성이 있기 때문이다. 예를 들면, 쇼벨(100)의 주행이나 선회에 의하여, 금회의 처리에서 "수목" (y1)이라고 판정된 화상영역과 전회의 처리에서 "수목" (y1)이라고 판정된 화상영역이 다른 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 검출부(62)는, 금회의 처리에서 "수목" (y1)이라고 판정된 화상영역이 전회의 처리에서 "수목" (y1)이라고 판정된 화상영역으로부터 소정의 범위 내에 있으면, 동일한 물체로 간주하여, 계속적인 일치판정(즉, 동일한 물체를 계속해서 검출하고 있는 상태의 판정)을 행해도 된다. 검출부(62)는, 계속적인 일치판정을 행하는 경우, 금회의 판정으로 이용하는 화상영역을, 전회의 판정에 이용한 화상영역에 더하여 이 화상영역으로부터 소정의 범위 내의 화상영역도 포함해도 된다. 이로써, 쇼벨(100)이 주행하거나, 선회하거나 했다고 해도, 검출부(62)는, 쇼벨(100)의 주위의 동일한 물체에 관하여 계속적인 일치판정을 행할 수 있다.

다만, 상술한 제1 예, 제2 예의 경우에 대해서도, 본 예와 동일하게, 물체검출모델(LM)은, 뉴럴네트워크(DNN)를 중심으로 구성되어도 된다.

또, 검출부(62)는, 뉴럴네트워크(DNN)를 이용하는 방법 이외의 임의의 기계학습에 근거하는 물체검출방법을 이용하여, 쇼벨(100)의 주위의 물체를 검출해도 된다.

예를 들면, 촬상장치(S6)의 촬상화상으로부터 취득되는 다변수의 국소특징량에 대하여, 이 다변수의 공간상에서 물체의 종류마다 그 종류의 물체인 범위와 그 종류의 물체가 아닌 범위를 구분하는 경계를 나타내는 물체검출모델(LM)이, 지도기계학습에 의하여 생성되어도 된다. 경계에 관한 정보의 생성에 적용되는 기계학습(지도학습)의 수법은, 예를 들면, 서포트벡터머신(SVM: Support Vector Machine), k근방법, 혼합가우스분포모델 등이어도 된다. 이로써, 검출부(62)는, 당해 물체검출모델(LM)에 근거하여, 촬상장치(S6)의 촬상화상으로부터 취득되는 국소특징량이 소정의 종류의 물체인 범위에 있는지, 그 종류의 물체가 아닌 범위에 있는지에 근거하여, 물체를 검출할 수 있다.

<<거리산출처리>>

검출부(62)는, 물체검출처리(901)와는 별도로, 쇼벨(100)에 탑재되는 거리측정장치(S7)의 출력에 근거하여, 쇼벨(100)부터 주위의 물체까지의 거리를 산출하는 처리(거리산출처리(902))를 행한다. 본 예에서는, 검출부(62)는, 촬상장치(S6)의 촬상화상을 복수의 화상영역에 구분한 화상영역(x1~xm)에 대응하는 쇼벨(100)(촬상장치(S6))에서 본 방향마다의 물체까지의 거리(L1~Lm)를 산출한다.

거리측정장치(S7)는, 상부선회체(3)에 탑재되며, 쇼벨(100)의 주위의 물체와의 거리에 관한 정보를 취득한다. 거리측정장치(S7)는, 예를 들면, 초음파센서, 밀리파레이더, LIDAR, 적외선센서 등을 포함한다. 또, 거리측정장치(S7)는, 예를 들면, 단안카메라, 스테레오카메라, 거리화상카메라, 뎁스카메라 등의 촬상장치여도 된다. 단안카메라의 경우, 검출부(62)는, 쇼벨(100)의 주행 시나 선회 시의 촬상화상에 근거하여, 거리를 산출할 수 있다.

<<대상물정보생성처리>>

검출부(62)는, 물체검출처리(901)의 출력과, 거리산출처리(902)의 출력과 조합하여, 복수의 대상물마다의 예측확률 및 위치를 포함하는 대상물정보를 생성하는 처리(대상물정보생성처리(903))를 행한다. 구체적으로는, 검출부(62)는, 대상물리스트에 포함되는 복수의 종류의 대상물마다의 예측확률 및 촬상화상 상의 점유영역과, 촬상화상의 화상영역(x1~xm)마다의 거리정보(거리(L1~Lm))에 근거하여, 대상물마다의 예측확률 및 위치를 포함하는 대상물정보를 생성해도 된다. 본 예에서는, 대상물정보는, 출력신호(y1)에 대응하는 "수목"이 예측확률 "xx%"이며, 좌표 "(e₁, n₁, h₁)"에 위치하는 것을 나타내고 있다. 또, 본 예에서는, 대상물정보는, 출력신호(y2)에 대응하는 "덤프(트럭)"이 예측확률 "xx%"이며, 좌표 "(e₂, n₂, h₂)"에 위치하고 있는 것을 나타내고 있다. 또, 본 예에서는, 대상물정보는, 출력신호(yn)에 대응하는 "xxxxxx"가 예측확률 "xx%"이며, 좌표 "(e_n, n_n, h_n)"에 위치하고 있는 것을 나타내고 있다. 이로써, 검출부(62)는, 대상물정보에 근거하여, 대상물리스트의 복수의 종류의 대상물마다의 예측확률에 근거하여, 촬상장치(S6)의 촬상범위 내의 대상물을 검출하거나, 검출한 대상물의 위치를 특정하거나 할 수 있다.

다만, 검출부(62)는, 상술한 바와 같이, 대상물마다의 점유영역의 위치 및 크기만을 이용하여, 대상물마다의 위치를 특정해도 된다. 이 경우, 거리산출처리(902)는, 생략되고, 거리측정장치(S7)는, 생략되어도 된다.

<선회각도의 추정방법의 구체예>

도 10, 도 11은, 쇼벨(100)의 선회각도의 추정방법의 제3 예를 설명하는 도이다.

본 예에서는, 컨트롤러(30)는, 상술한 대상물정보생성처리(903)에 의하여 생성되는 대상물정보에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 기준대상물을 결정하고, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향을 산출한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에서 본 대상물의 방향의 시계열의 변화에 근거하여, 쇼벨(100)의 선회각도를 추정한다.

예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 시각 t1에서, 대상물정보는, "수목" 및 "덤프"의 예측확률이 90%인 것을 나타내고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 적어도 수목 및 덤프트럭을 포함하는 복수의 기준대상물을 결정하고, 기준대상물마다, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향(각도 방향) θk(t1)를 산출한다(k: 1~n의 정수).

또, 시각 t2에서, 대상물정보는, 이어서, "수목" 및 "덤프"의 예측확률이 매우 높은 90%인 것을 나타내고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 적어도 수목 및 덤프트럭을 포함하는 복수의 기준대상물을 결정하고, 기준대상물마다, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향 θk(t2)를 산출한다.

컨트롤러(30)는, 기준대상물마다, 시각 t1 및 시각 t2에 있어서의 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향 θk(t1), θk(t2)에 근거하여, 이하의 식 (1)에 의하여, 시각 t1부터 시각 t2까지의 사이의 선회각도 Δθ를 산출할 수 있다.

Δθ=θk(t2)-θk(t1)…(1)

컨트롤러(30)는, 복수의 기준대상물마다 산출한 선회각도 Δθ에 근거하여, 시각 t1부터 시각 t2까지의 사이의 쇼벨(100)의 선회각도를 결정한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 복수의 기준대상물마다의 선회각도 Δθ를 평균화하는 등의 통계처리를 행함으로써, 시각 t1부터 시각 t2까지의 사이의 쇼벨(100)의 선회각도를 결정해도 된다.

다만, 대상물정보로부터 쇼벨(100)의 주위에 하나의 대상물(기준대상물)밖에 존재하지 않는 경우, 컨트롤러(30)는, 하나의 기준대상물에 대응하는 선회각도 Δθ를 쇼벨(100)의 선회각도로 결정해도 된다.

이와 같이, 본 예에서는, 컨트롤러(30)는, 대상물정보에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 기준대상물을 결정하고, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향의 시계열에서의 변화에 근거하여, 쇼벨(100)의 선회각도를 추정할 수 있다. 또, 본 예에서는, 컨트롤러(30)는, 복수의 기준대상물마다, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향의 시계열에서의 변화에 근거하여, 쇼벨(100)의 선회각도를 추정하고, 선회각도의 복수의 추정값에 근거하여, 쇼벨(100)의 선회각도를 결정한다. 이로써, 선회각도의 추정정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 시각 t3에서, 시각 t2까지의 기준대상물의 덤프트럭이 이동하고, 대상물정보는, "덤프"의 예측확률이 0%로 변화하고 있다. 그 때문에, 시각 t3에서, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭을 기준대상물로서 이용할 수 없다.

한편, 시각 t3에서, 대상물정보는, 이어서, "수목"의 예측확률이 매우 높은 90%인 것을 나타내고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 적어도 수목을 포함하는 하나 또는 복수의 기준대상물을 결정하고, 기준대상물마다, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향 θk(t3)를 산출한다.

컨트롤러(30)는, 기준대상물마다, 시각 t2 및 시각 t3에 있어서의 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 방향 θk(t2), θk(t3)에 근거하여, 이하의 식 (2)에 의하여, 시각 t2부터 시각 t3까지의 사이의 선회각도 Δθ를 산출할 수 있다.

Δθ=θk(t3)-θk(t2)…(2)

이와 같이, 본 예에서는, 컨트롤러(30)는, 일부의 기준대상물이 비검출상태가 된 경우이더라도, 검출상태의 다른 기준대상물이 존재하는 경우, 쇼벨(100)에서 본 다른 기준대상물의 방향의 변화에 근거하여, 쇼벨(100)의 선회각도를 추정할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 복수의 기준대상물을 이용함으로써, 일부의 기준대상물이 비검출상태가 되는 것 같은 상황이더라도, 쇼벨(100)의 선회각도의 추정처리를 안정적으로 계속할 수 있다.

[쇼벨의 구성의 다른 예]

다음으로, 도 1에 더하여, 도 12를 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구체적인 구성의 다른 예, 구체적으로는, 후술하는 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정방법에 관한 구성의 구체예에 대하여 설명한다. 이하, 상술한 일례(도 2)와 다른 부분을 중심으로 설명하고, 동일하거나 혹은 대응하는 내용에 관한 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 12는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구성의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도이다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 컨트롤러(30)와, 토출압센서(28)와, 조작압센서(29)와, 비례밸브(31)와, 표시장치(40)와, 입력장치(42)와, 소리출력장치(43)와, 기억장치(47)와, 붐각도센서(S1)와, 암각도센서(S2)와, 버킷각도센서(S3)와, 기체경사센서(S4)와, 선회상태센서(S5)와, 촬상장치(S6)와, 통신장치(T1)를 포함한다.

선회상태센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회상태에 관한 검출정보를 출력한다. 선회상태센서(S5)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 선회각속도 및 선회각도를 검출한다. 선회상태센서(S5)는, 예를 들면 자이로센서, 리졸버, 로터리인코더 등을 포함해도 된다. 선회상태센서(S5)에 의한 상부선회체(3)의 선회각도나 선회각속도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

컨트롤러(30)는, 머신가이던스부(50)를 포함한다.

머신가이던스부(50)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회상태센서(S5), 촬상장치(S6), 통신장치(T1) 및 입력장치(42) 등으로부터 정보를 취득한다. 그리고, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 취득한 정보에 근거하여, 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리를 산출하고, 소리출력장치(43)로부터의 음성 및 표시장치(40)에 표시되는 화상에 의하여, 버킷(6)과 작업대상(예를 들면, 목표시공면)의 사이의 거리의 정도를 오퍼레이터에게 통지하거나, 어태치먼트의 선단부(구체적으로는, 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위)가 목표시공면에 일치하도록, 어태치먼트의 동작을 자동적으로 제어하거나 한다. 머신가이던스부(50)는, 당해 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능에 관한 상세한 기능구성으로서, 위치산출부(51)와, 거리산출부(52)와, 정보전달부(53)와, 자동제어부(54)와, 선회각도산출부(55)와, 상대각도산출부(56)와, 위치추정부(59)를 포함한다.

선회각도산출부(55)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 산출한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 현재의 방향을 특정할 수 있다. 선회각도산출부(55)는, 선회상태센서(S5)의 검출신호에 근거하여, 선회각도를 산출한다. 또, 시공현장에 기준점이 설정되어 있는 경우, 선회각도산출부(55)는, 선회축에서 기준점을 본 방향을 기준방향으로 해도 된다. 또, 선회각도산출부(55)는, 예를 들면, 상술한 추정방법을 이용하여, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 포함되는(비치고 있는), 정지하고 있거나 혹은 고정되어 있는 물체의 위치(보이는 방향)의 변화에 근거하여, 상부선회체(3)의 선회각도를 산출(추정)해도 된다(도 5~도 11 참조). 이 경우, 선회상태센서(S5)는, 생략되어도 된다.

위치추정부(59)는, 쇼벨(100)의 위치를 추정한다. 위치추정부(59)는, 예를 들면, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)(자기)의 주위의 물체를 인식하고, 인식한 물체에 대한 쇼벨(100)의 상대적인 위치를 산출(추정)한다. 상세는, 후술한다(도 13~도 18 참조).

[쇼벨의 위치의 추정방법(제1 예)]

다음으로, 도 13, 도 14를 참조하여, 컨트롤러(30)에 의한 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정방법의 제1 예에 대하여 설명한다.

<쇼벨의 위치의 추정에 관한 기능구성>

도 13은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성의 제1 예를 나타내는 기능블록도이다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 통신장치(T1)를 이용하여, 관리장치(200)와 통신 가능하게 접속된다.

관리장치(200)는, 그 기능이 임의의 하드웨어, 혹은, 임의의 하드웨어 및 소프트웨어의 조합 등에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 관리장치(200)는, CPU 등의 프로세서, RAM 등의 메모리장치, ROM 등의 보조기억장치, 및 외부와의 통신용의 인터페이스장치 등을 포함하는 서버컴퓨터를 중심으로 구성된다. 관리장치(200)는, 예를 들면, 보조기억장치에 인스톨되는 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 실현되는 기능부로서, 모델학습부(201)와, 배신부(203)를 포함한다. 또, 관리장치(200)는, 학습결과기억부(202) 등을 이용한다. 학습결과기억부(202) 등은, 예를 들면, 관리장치(200)의 보조기억장치나 통신 가능한 외부기억장치 등에 의하여 실현 가능하다.

모델학습부(201)는, 소정의 교사데이터세트를 이용하여, 학습모델을 기계학습시켜, 이른바 지도기계학습의 결과로서의 학습완료모델(물체검출모델(LM))을 출력한다. 그리고, 생성된 물체검출모델(LM)은, 미리 준비되는 검증용 데이터세트를 이용하여, 정밀도검증이 실시된 다음, 학습결과기억부(202)에 저장된다. 또, 모델학습부(201)는, 추가학습용의 교사데이터세트를 이용하여, 물체검출모델(LM)의 추가학습을 행하게 함으로써 추가학습완료모델을 생성해도 된다. 그리고, 추가학습완료모델은, 미리 준비되는 검증용 데이터세트를 이용하여, 정밀도검증이 실시됨과 함께, 학습결과기억부(202)의 물체검출모델(LM)은, 정밀도검증완료의 추가학습완료모델로 갱신되어도 된다.

물체검출모델(LM)은, 물체검지장치에 의한 작업현장의 촬상화상이나 점군데이터 등을 입력정보로 하여, 작업현장의 촬상화상에 포함되는 소정의 물체(예를 들면, 사람, 차량, 다른 작업기계, 건물, 파일론, 전주, 나무 등)(이하, "대상물")의 유무, 그 대상물의 종별, 그 대상물의 위치, 그 대상물의 크기 등을 판정한다. 그리고, 물체검출모델(LM)은, 그 판정결과에 관한 정보(예를 들면, 대상물의 종별(종류)을 나타내는 라벨정보나, 대상물의 위치를 나타내는 위치정보)를 출력한다. 즉, 물체검출모델(LM)은, 쇼벨(100)에 적용되는 경우, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 대상물의 유무, 그 대상물의 종별(종류), 및 그 대상물의 위치 등을 판정할 수 있다. 베이스의 학습모델 및 그 학습결과로서의 물체검출모델(LM)은, 예를 들면, 이미 알려진 딥뉴럴네트워크(DNN: Deep Neural Network)를 중심으로 구성되어도 된다.

또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 자기의 위치의 추정에 관한 구성으로서, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R)), 컨트롤러(30)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)(자기)의 추정에 관한 구성으로서, 주위상황인식부(60)와, 상술한 머신가이던스부(50)를 포함한다.

검출부(62)는, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R))로부터 입력되는 촬상화상에 근거하여, 상부선회체(3)의 주위의 대상물을 검출한다. 구체적으로는, 검출부(62)는, 모델기억부(61)로부터 물체검출모델(LM)을 읽어내고, 물체검출모델(LM)을 이용하여, 상부선회체(3)의 주위의 대상물에 관한 판정(예를 들면, 대상물의 유무, 그 대상물의 종별, 그 대상물의 위치, 및 그 대상물의 크기 등의 판정)을 행한다. 검출부(62)는, 예를 들면, 검출된 대상물의 종별을 나타내는 라벨정보, 대상물의 위치정보, 및 대상물의 크기에 관한 정보 등을 출력한다. 또, 검출부(62)는, 대상물이 검출되지 않았던 경우, 검출되지 않았던 것을 나타내는 라벨정보를 출력해도 된다. 본 예에서는, 복수의 카메라(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R))의 촬상화상을 이용할 수 있기 때문에, 검출부(62)는, 상부선회체(3)의 전체둘레에 걸친 대상물, 즉, 보다 넓은 대상범위에서 대상물을 검출할 수 있다. 또, 촬상장치(S6)를 이용하는 사례를 나타냈지만, 검출부(62)는, 쇼벨(100)의 주위에 출력하는 출력신호(예를 들면, 레이저, 적외선, 전자파, 초음파 등)의 반사신호를 수신하여, 쇼벨(100)의 주위의 물체까지의 거리를 점군데이터 등에 의하여 산출해도 된다. 또, 검출부(62)는, 수신되는 반사신호에 근거하는 점군의 형상 및 점군까지의 거리 등에 의하여, 대상물의 종별(종류)을 나타내는 라벨정보나, 대상물의 위치를 나타내는 위치정보 등을 구할 수 있다.

물체위치맵생성부(63)는, 주위의 물체(대상물)에 대한 쇼벨(100)(자기)의 위치를 나타내는 맵정보(이하, "물체위치맵")를 생성한다. 생성되는 물체위치맵(MP)은, 맵기억부(64)에 저장된다. 물체위치맵(MP)에는, 검출부(62)에 의하여 검출된 대상물을 포함하는, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하는 쇼벨(100)의 주위의 물체의 3차원 형상데이터(구체적으로는, 3차원적인 특징점의 집합), 및 3차원 형상데이터에 대한 현재의 쇼벨(100)의 위치나 상부선회체(3)의 방향을 나타내는 정보가 포함된다. 또, 물체위치맵(MP)에는, 검출부(62)에 의하여 검출된 대상물마다의 위치가 포함된다. 또, 물체위치맵(MP)에는, 각각의 대상물의 위치에 연결되는, 대상물의 종별에 관한 정보(이하, "종별정보"), 대상물의 크기에 관한 정보(이하, "크기정보") 등의 부수정보가 포함된다. 구체적으로는, 물체위치맵생성부(63)는, 소정의 처리주기마다, 촬상장치(S6)의 촬상화상(검출부(62)의 검출결과)에 근거하여, 현시각의 쇼벨(100)의 주위의 물체(대상물)의 3차원 형상을 포함하는 국소적인 맵정보(이하, "국소맵")를 생성한다. 국소맵은, 쇼벨(100)의 현재의 위치 및 상부선회체(3)의 현재의 방향을 기준으로 하는 맵정보이다. 그리고, 물체위치맵생성부(63)는, 생성한 국소맵과, 직전의 처리주기에서 작성된 과거의 물체위치맵(MP)의 동안에서의 물체의 3차원 형상의 동정(同定)을 행하여, 최신의 물체위치맵(MP)을 생성한다. 이때, 물체위치맵생성부(63)는, 현재의 쇼벨(100)의 위치 및 상부선회체(3)의 방향을 기준으로 하는 국소맵의 3차원 형상을, 과거의 물체위치맵(MP)의 3차원 형상과 동정시키는 과정에 있어서, 동시에, 물체위치맵(MP) 상에서의 쇼벨(100)의 위치 및 상부선회체(3)의 방향을 특정한다. 예를 들면, 물체위치맵생성부(63)는, 쇼벨(100)의 기동부터 정지까지의 동안에, 검출부(62)의 검출주기에 맞추어, 물체위치맵(MP)을 작성하고, 최신의 물체위치맵(MP)에서 맵기억부(64)의 물체위치맵(MP)을 축차(逐次) 갱신하는 양태여도 된다.

다만, 촬상장치(S6)에 더하여, 촬상장치(S6)의 촬상범위의 물체까지의 거리를 취득 가능한 거리센서(거리정보취득장치의 일례)가 상부선회체(3)에 탑재되는 경우, 물체위치맵생성부(63)는, 촬상장치(S6)의 촬상화상 및 거리센서의 검출정보에 근거하여, 물체위치맵(MP)을 생성해도 된다. 즉, 컨트롤러(30)는, 촬상장치(S6)의 촬상화상 및 거리센서의 검출정보(즉, 쇼벨(100)의 주위의 물체까지의 거리에 관한 정보)에 근거하여, 쇼벨(100)(자기)의 위치를 추정하거나 상부선회체(3)의 방향(선회각도)을 추정하거나 해도 된다. 구체적으로는, 물체위치맵생성부(63)는, 거리센서의 검출정보에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 3차원 형상에 상당하는 데이터를 생성하고, 당해 데이터상에, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여 검출부(62)에 의하여 검출된 대상물에 관한 정보를 반영시키는 형태로 물체위치맵(MP)을 생성해도 된다. 이로써, 거리센서는, 쇼벨(100)의 주위의 물체까지의 거리에 관한 검출정보를 직접 취득할 수 있기 때문에, 촬상장치(S6)의 촬상장치로부터 거리를 연산하는 경우보다 처리부하가 경감되어, 처리시간을 단축할 수 있다. 또, 거리센서로 취득되는 검출정보에 대응하는 거리의 정밀도는, 촬상장치(S6)의 촬상장치로부터 연산되는 거리의 정밀도보다 일반적으로 높기 때문에, 물체위치맵(MP)의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 쇼벨(100)(상부선회체(3))을 기준으로 하여, 검출부(62)가 대상물을 검출 가능한 거리범위는 한정되기 때문에, 예를 들면, 쇼벨(100)이 하부주행체(1)로 주행이동하면, 물체위치맵(MP)에 포함되는 소정의 대상물의 위치가 검출범위 외로 되어 버릴 가능성이 있다. 즉, 쇼벨(100)이 하부주행체(1)로 주행이동해 버리면, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)로부터 상대적으로 멀어진 위치의 물체의 이동이나, 쇼벨(100)로부터 상대적으로 떨어진 위치의 지형형상의 시공작업에 의한 변화 등을 파악할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 물체위치맵생성부(63)는, 물체위치맵(MP)에 포함되는, 쇼벨(100)(자기)로부터 어느 정도 떨어진 위치의 대상물을 포함하는 3차원 형상에 관한 정보를, 갱신 시에, 삭제해도 되고, 예를 들면, 정밀도가 낮은 정보인 것을 나타내는 플래그 등을 연결한 다음 맵정보 중에 남겨도 된다.

머신가이던스부(50)는, 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정에 관한 기능구성으로서, 선회각도산출부(55)와, 위치추정부(59)를 포함한다.

선회각도산출부(55)는, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 정지하고 있는 대상물(이하, "정지대상물")이나 고정되어 있는 대상물(이하, "고정대상물")을 인식하고, 정지대상물이나 고정대상물을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 선회각도(즉, 상부선회체(3)의 방향)를 추정(산출)한다. 정지대상물은, 이동 가능한 대상물 중의 이동하지 않고 정지하고 있는 대상물(예를 들면, 정차하고 있는 덤프트럭 등)을 의미한다. 또, 고정대상물은, 소정의 위치에 고정되어 있어 이동하지 않는 대상물(예를 들면, 나무, 전주, 후술하는 스크랩야드에 정치되는 각종 장치 등)을 의미한다. 구체적으로는, 선회각도산출부(55)는, 맵기억부(64)에 저장되는, 최신의 물체위치맵(MP) 상에서의 상부선회체(3)의 방향, 즉, 물체위치맵(MP) 상으로 특정되는 정지대상물이나 고정대상물에서 본 상부선회체(3)의 방향(선회각도)을 추정(산출)한다. 보다 구체적으로는, 선회각도산출부(55)는, 물체위치맵(MP)에 있어서의 정지대상물이나 고정대상물에서 선회축을 본 방향을 기준으로 하는, 상부선회체(3)의 선회각도를 추정(산출)해도 된다.

위치추정부(59)는, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 대상물(구체적으로는, 정지대상물이나 고정대상물)을 인식하고, 인식한 대상물에 대한 쇼벨(100)(자기)의 위치를 파악(추정)한다. 구체적으로는, 위치추정부(59)는, 맵기억부(64)에 저장되는 물체위치맵(MP) 상에서의 쇼벨(100)의 위치, 즉, 물체위치맵(MP) 상에서 특정되는 정지대상물이나 고정대상물에 대한 쇼벨(100)의 위치를 파악(추정)한다. 이로써, 쇼벨(100)은, GNSS를 이용하지 않고도, 자기의 위치를 파악할 수 있다.

<쇼벨의 위치의 추정방법의 구체예>

도 14(도 14a, 도 14b)는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 동작의 제1 예를 나타내는 도이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 위치추정부(59)는, 물체위치맵(MP) 상으로 특정되는, 쇼벨(100)(자기)의 주위에 있는 고정대상물로서의 수목 TR21을 기준(원점)으로 하는 XY좌표계에 있어서의 쇼벨(100)의 위치를 추정(산출)한다. 또, 선회각도산출부(55)는, 수목 TR21에서 본 쇼벨(100)(선회축)의 방향을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 선회각도를 추정(산출)한다.

예를 들면, 도 14a의 작업상황에 있어서, 위치추정부(59)는, 수목 TR21을 기준으로 하는 XY좌표계에 있어서의 쇼벨(100)의 위치를, X좌표가 소정 값 X1(>0) 및 Y좌표가 소정 값 Y1(>0)로 산출한다. 또, 위치추정부(59)는, 수목 TR21에서 본 쇼벨(100)(선회축 AX)의 방향을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 선회각도를 소정 값 θ1(>0)로 산출한다.

그리고, 쇼벨(100)은, 도 14a의 작업상황으로부터 도 14b의 작업상황으로 이행한다, 즉, 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)에 의하여 수목 TR21로부터 멀어지는 방향으로 이동하고 또한 상부선회체(3)를 좌선회시키고 있다. 이 경우, 도 14b의 작업상황에 있어서, 위치추정부(59)는, 수목 TR21을 기준으로 하는 XY좌표계에 있어서의 쇼벨(100)의 위치를, X좌표가 소정 값 X2(>X1>0) 및 Y좌표가 소정 값 Y2(>Y1>0)로 산출한다. 또, 선회각도산출부(55)는, 수목 TR21에서 본 쇼벨(100)(선회축 AX)의 방향을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 선회각도를 소정 값 θ2(>θ1>0)로 산출한다.

이와 같이, 본 예에서는, 위치추정부(59)는, 쇼벨(100)(자기)의 주위의 수목 TR21을 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치를 추정한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)이 수목 TR21의 주위로 이동하면서 작업을 행하는 것과 같은 상황에서, 쇼벨(100)의 이동에 맞추어, 수목 TR21을 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치를 계속 파악할 수 있다. 또, 선회각도산출부(55)는, 수목 TR21에서 쇼벨(100)(선회축)을 본 방향을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 선회각도를 추정한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)이 수목 TR21의 주위로 이동하고 또한 상부선회체(3)를 선회시키면서 작업을 행하는 바와 같은 상황에서, 수목 TR21을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 방향(즉, 어태치먼트의 방향)을 계속 파악할 수 있다.

[쇼벨의 위치의 추정방법(제2 예)]

다음으로, 도 15를 참조하여, 컨트롤러(30)에 의한 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정방법의 제2 예에 대하여 설명한다. 이하, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성은, 도 13으로 나타나기 때문에, 도시를 생략한다.

<쇼벨의 위치의 추정에 관한 기능구성>

본 예에서는, 상술한 제1 예와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 자기의 추정에 관한 구성으로서, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R)), 컨트롤러(30)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 구성으로서, 머신가이던스부(50)와, 주위상황인식부(60)를 포함한다.

물체위치맵생성부(63)는, 상술한 제1 예의 경우와 동일하게, 주위의 물체(대상물)에 대한 쇼벨(100)(자기)의 위치를 나타내는 물체위치맵(MP)을 생성한다. 본 예에서는, 물체위치맵(MP)은, 각각의 대상물의 위치에 연결되는, 대상물의 종별정보, 대상물의 크기정보, 대상물의 위치의 정밀도를 나타내는 정보(이하, "정밀도정보") 등의 부수정보가 포함된다. 이로써, 물체위치맵생성부(63)는, 정밀도정보를 참조하여, 물체위치맵(MP)에 포함되는 대상물의 위치의 정밀도를 파악할 수 있다. 그 때문에, 물체위치맵생성부(63)는, 예를 들면, 현재의 쇼벨(100)의 위치에 대응하는 국소맵 상의 소정의 대상물의 정밀도정보와, 현시점에서 가장 가까운 처리주기로 생성된 과거의 물체위치맵(MP) 상의 동일한 대상물의 정밀도정보를 비교하여, 위치의 정밀도가 높은 쪽을 채용하는 형태로, 최신의 물체위치맵(MP)을 생성해도 된다. 즉, 물체위치맵생성부(63)는, 촬상장치(S6)에 의하여 취득되는 상대적으로 높은 정밀도의 물체(대상물)에 관한 정보에 근거하여, 물체위치맵(MP)을 갱신해도 된다. 이로써, 물체위치맵생성부(63)는, 물체위치맵(MP)의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 촬상장치(S6)(카메라(S6F), S6B)가 상하방향의 일정각도로 촬상 가능한 거리범위는, 쇼벨(100)에 가까워질수록, 상대적으로 짧아지고, 쇼벨(100)로부터 멀어질수록, 상대적으로 길어지는 것을 알 수 있다. 환언하면, 촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)로부터 상대적으로 근접하는 영역에 대하여, 상대적으로 밀도가 높은 화소정보를 취득 가능한 한편, 쇼벨(100)로부터 상대적으로 멀어진 먼 곳의 영역에 대하여, 상대적으로 성긴 화소정보밖에 취득할 수 없다. 그 때문에, 쇼벨(100)과 대상물의 거리가 길수록, 상대적으로 성긴 화소정보로부터 대상물의 위치가 추정되고 있으며, 상대적으로 정밀도가 낮아진다. 따라서, 정밀도정보는, 검출부(62)에 의하여 대상물이 검출되었을 때의 쇼벨(100)로부터의 거리에 근거하여 생성되어도 된다. 이 경우, 정밀도정보는, 검출부(62)에 의하여 대상물이 검출되었을 때의 쇼벨(100)로부터의 거리가 길어질수록, 대상물의 위치의 정밀도가 낮아지는 양태로 생성된다.

또, 정밀도정보는, 예를 들면, 대상물이 마지막에 검출되고 나서의 경과시간에 근거하여 생성되어도 된다. 쇼벨(100)과 소정의 대상물의 거리가 상대적으로 크게 멀어지고, 당해 대상물이 검출부(62)에 의하여 검출되지 않게 되어 버리면, 그 후, 그 대상물이 그대로의 형상으로 그 위치에 존재하고 있을지 여부를 판단할 수 없기 때문이다. 이 경우, 정밀도정보는, 경과시간이 길어질수록, 대상물의 정밀도가 낮아지는 양태로 생성되어도 된다.

또, 정밀도정보는, 검출부(62)(물체검출모델(LM))에 의한 대상물의 인식확률에 근거하여 생성되어도 된다. 이 경우, 정밀도정보는, 물체검출모델(LM)에 의하여 출력되는 대상물의 인식확률이 상대적으로 낮아질수록, 대상물의 위치정보의 정밀도가 낮아지는 양태로 생성되어도 된다.

머신가이던스부(50)는, 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성으로서, 선회각도산출부(55)와, 위치추정부(59)를 포함한다.

선회각도산출부(55)는, 맵기억부(64)에 저장되는 물체위치맵(MP)으로부터 특정되는, 쇼벨(100)의 주위의 정지대상물 혹은 고정대상물 중, 위치의 정밀도가 상대적으로 높은 대상물을 기준으로 하는 상부선회체(3)의 방향(선회각도)을 추정(산출)한다. 예를 들면, 선회각도산출부(55)는, 쇼벨(100)의 주위의 정지대상물 혹은 고정대상물 중 위치의 정밀도가 상대적으로 높은(구체적으로는, 소정 기준 이상인) 대상물 중에서, 소정의 조건(예를 들면, "쇼벨(100)로부터의 거리가 가장 가까운 경우" 등)에 따라, 자동으로, 상부선회체(3)의 방향의 기준으로 하는 대상물을 선택해도 된다. 또, 예를 들면, 선회각도산출부(55)는, 입력장치(42)를 통한 조작입력에 근거하여, 물체위치맵(MP)으로부터 특정되는 복수의 대상물 중의 위치의 정밀도가 상대적으로 높은 대상물 중에서 선택된 정지대상물 혹은 고정대상물을 상부선회체(3)의 방향의 기준으로 해도 된다. 이로써, 선회각도산출부(55)는, 상대적으로 위치의 정밀도가 높은 대상물을 기준으로 하여, 상부선회체(3)의 선회각도를 추정할 수 있다. 따라서, 선회각도의 추정정밀도를 향상시킬 수 있다.

위치추정부(59)는, 맵기억부(64)에 저장되는 물체위치맵(MP)으로부터 특정되는, 쇼벨(100)의 주위의 대상물 중, 위치의 정밀도가 상대적으로 높은 대상물을 기준으로 하는 쇼벨(100)(자기)의 위치를 추정(산출)한다. 예를 들면, 위치추정부(59)는, 쇼벨(100)의 주위의 정지대상물 혹은 고정대상물 중의 위치의 정밀도가 상대적으로 높은(구체적으로는, 소정 기준 이상인) 대상물 중에서, 소정의 조건(예를 들면, "쇼벨(100)로부터의 거리가 가장 가까운 경우" 등)에 따라, 자동으로, 쇼벨(100)의 위치의 기준으로 하는 대상물을 선택해도 된다. 또, 예를 들면, 위치추정부(59)는, 입력장치(42)를 통한 조작입력에 근거하여, 물체위치맵(MP)으로부터 특정되는 복수의 대상물 중의 위치의 정밀도가 상대적으로 높은 대상물 중에서 선택된 정지대상물 혹은 고정대상물을, 쇼벨(100)의 위치의 기준으로 해도 된다. 이로써, 위치추정부(59)는, 상대적으로 위치의 정밀도가 높은 대상물을 기준으로 하여, 쇼벨(100)(자기)의 위치를 추정할 수 있다. 따라서, 쇼벨(100)의 위치의 추정정밀도를 향상시킬 수 있다.

[쇼벨의 위치의 추정방법(제3 예)]

다음으로, 도 16을 참조하고, 도 8(도 8a, 도 8b)을 원용하여, 컨트롤러(30)에 의한 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정방법의 제3 예에 대하여 설명한다. 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)의 좌우 각각의 크롤러를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있다. 구체적으로는, 주행유압모터(1L)의 조작계에 관한 구성부분, 및, 주행유압모터(1R)의 조작계에 관한 구성부분은, 붐실린더(7)의 조작계에 관한 구성부분 등(도 4a~도 4c)과 동일하게 구성된다. 이하, 주행유압모터(1L)의 조작계에 관한 구성부분, 및, 주행유압모터(1R)의 조작에 관한 구성부분의 각각에 있어서의 도 4a의 비례밸브(31AL, 31AR)에 상당하는 구성을, 비례밸브(31DL, 31DR), 및 비례밸브(31EL, 31ER)라고 칭한다.

<쇼벨의 위치의 추정에 관한 기능구성>

도 16은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성의 제3 예를 나타내는 기능블록도이다. 이하, 본 예에서는, 상술한 도 13과 다른 부분을 중심으로 설명한다. 또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)(구체적으로는, 좌우 각각의 크롤러)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비한다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 도 13의 경우와 동일하게, 통신장치(T1)를 이용하여, 관리장치(200)와 통신 가능하게 접속된다.

또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 자기의 위치의 추정에 관한 구성으로서, 촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R)), 컨트롤러(30), 및 비례밸브(31CL, 31CR, 31DL, 31DR, 31EL, 31ER)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 구성으로서, 도 13의 경우와 동일하게, 머신가이던스부(50)와, 주위상황인식부(60)를 포함한다.

주위상황인식부(60)는, 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성으로서, 모델기억부(61)와, 검출부(62)와, 물체위치맵생성부(63)와, 맵기억부(64)와, 기억부(65)와, 목표위치정보생성부(66)를 포함한다.

기억부(65)에는, 관리장치(200)로부터 배신되는 시공정보(65A)가 기억된다.

목표위치정보생성부(66)는, 작업 시의 목표로서의 작업대상의 위치에 관한 정보(이하, "목표위치정보")를 생성하여, 물체위치맵(MP) 상에 등록한다. 본 예에서는, 목표위치정보생성부(66)는, 시공정보(65A)에 근거하여, 작업대상으로서의 목표시공면에 관한 목표위치정보, 구체적으로는, 물체위치맵(MP) 상에 있어서의 목표시공면의 위치 및 목표시공면의 3차원 형상을 규정하는 목표위치정보를 생성하여, 물체위치맵(MP)에 등록한다. 즉, 목표위치정보생성부(66)는, 주위의 물체(대상물)에 대한 쇼벨(100)(자기)의 위치에, 시공정보(65A)에 대응하는 시공목표(목표시공면)의 위치를 관련지은 물체위치맵(MP)을 생성하여, 맵기억부(64)로 유지한다. 이로써, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))는, 물체위치맵(MP) 상에 있어서, 쇼벨(100)의 위치와, 시공목표(목표시공면)의 위치관계를 파악할 수 있다.

머신가이던스부(50)는, 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성으로서, 자동제어부(54)와, 선회각도산출부(55)와, 상대각도산출부(56)와, 위치추정부(59)를 포함한다.

상대각도산출부(56)는, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출되는, 물체위치맵(MP) 상에서의 상부선회체(3)의 방향(선회각도)과, 물체위치맵(MP)으로부터 특정되는 작업대상으로서의 목표시공면의 위치나 3차원 형상에 근거하여, 상대각도를 산출(추정)한다. 구체적으로는, 상대각도산출부(56)는, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출되는, 소정의 대상물에서 본 상부선회체(3)의 방향(선회각도)과, 물체위치맵(MP) 상에 있어서의 동일한 대상물에서 본 목표시공면의 방향에 근거하여, 상대각도를 산출(추정)해도 된다.

자동제어부(54)는, 위치추정부(59)에 의하여 산출(추정)되는, 쇼벨(100)(자기)의 주위의 대상물을 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치에 근거하여, 비례밸브(31DL, 31DR, 31EL, 31ER)를 제어하고, 하부주행체(1)를 주행시킴으로써, 시공정보(65A)에 대응하는 목표시공면(구체적으로는, 목표시공면 중의 미시공부분)의 앞까지 쇼벨(100)을 이동시킨다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 위치추정부(59)에 의하여 추정되는, 물체위치맵(MP) 상에서의 쇼벨(100)의 위치와, 물체위치맵(MP) 상에서의 목표시공면의 위치에 근거하여, 하부주행체(1)를 주행제어해도 된다. 또, 자동제어부(54)는, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출(추정)되는 상대각도에 근거하여, 비례밸브(31CL, 31CR, 31DL, 31DR, 31EL, 31ER)를 제어하고, 시공정보(65A)에 대응하는 목표시공면에 상부선회체(3)를 정대시킨다. 자동제어부(54)는, 쇼벨(100)을 목표시공면의 미시공부분의 앞까지 이동시킨 후에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하도록, 상부선회체(3)를 선회시켜도 된다. 또, 자동제어부(54)는, 쇼벨(100)이 목표시공면에 어느 정도 가까워지면, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하도록, 하부주행체(1)에 의한 주행경로를 제어해도 된다. 또, 자동제어부(54)는, 소정 범위 내에 물체가 검출된 경우, 검출된 물체와의 위치관계에 근거하여, 감압용 비례밸브(33)를 제어함으로써, 제동동작(감속, 정지)을 행할 수 있다.

<쇼벨의 위치의 추정방법의 구체예>

도 8a에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 컨트롤러(30)(위치추정부(59))는, 물체위치맵(MP) 상으로 특정되는, 쇼벨(100)(자기)의 주위의 고정대상물로서의 수목 TR2를 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치를 추정한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)(위치추정부(59))는, 수목 TR2를 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치를 축차 산출(추정)한다. 그리고, 컨트롤러(30)(위치추정부(59))는, 오퍼레이터가 MC스위치 등의 소정의 스위치를 누른 상태로, 조작장치(26)를 통한 하부주행체(1)(구체적으로는, 좌우의 크롤러)의 조작을 행하면, 수목 TR2를 기준으로 하는, 쇼벨(100)의 위치와 법면(NS)의 위치의 차분에 근거하여, 비례밸브(31DL, 31DR, 31EL, 31ER)를 개재하여, 하부주행체(1)의 주행제어를 행한다. 이로써, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 하부주행체(1)에 관한 조작을 어시스트하여, 쇼벨(100)을 법면(NS)의 앞까지 이동시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌리면, 비례밸브(31DL, 31DR, 31EL, 31ER)를 개재하여, 하부주행체(1)를 자동제어하고, 조작장치(26)에 대한 조작에 관계없이, 쇼벨(100)을 자동으로 법면(NS)의 앞까지 이동시켜도 된다.

또, 도 8a, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)(선회각도산출부(55))는, 물체위치맵(MP) 상으로 특정되는, 쇼벨(100)(자기)의 주위에 있는 고정대상물로서의 수목 TR2를 기준대상물로 하는 선회각도를 산출한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 수목 TR2에서 쇼벨(100)(선회축)을 본 방향을 기준으로 하는 선회각도를 산출한다.

[쇼벨의 위치의 추정방법(제4 예)]

다음으로, 도 17, 도 18을 참조하여, 컨트롤러(30)에 의한 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정방법의 제4 예에 대하여 설명한다.

<쇼벨의 위치의 추정에 관한 기능구성>

도 17은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성의 제4 예를 나타내는 기능블록도이다. 이하, 본 예에서는, 상술한 도 13과 다른 부분을 중심으로 설명한다.

기억부(65)에는, 목표설정정보(65B)가 기억된다.

목표설정정보(65B)는, 입력장치(42)를 통한 오퍼레이터 등의 유저로부터의 조작입력에 의하여 설정되는, 작업 시의 목표로서의 작업대상(예를 들면, 후술하는 스크랩야드(STP)에 하적하러 온 덤프트럭이나 스크랩야드(STP)의 각종 장치나 스크랩의 적재장 등)에 관한 설정정보이다.

예를 들면, 오퍼레이터 등은, 입력장치(42)를 이용하여, 표시장치(40)에 표시되는 소정의 조작화면(이하, "목표선택화면")을 조작함으로써, 물체위치맵(MP)으로 특정되는 하나 또는 복수의 대상물 중에서 작업대상에 대응하는 대상물을 선택하여, 작업 시의 목표로서 설정할 수 있다. 구체적으로는, 표시장치(40)의 목표선택화면에는, 촬상장치(S6)의 촬상화상에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위의 모습을 나타내는 화상(이하, "주위화상")이 표시된다. 그리고, 표시장치(40)의 목표선택화면에는, 당해 주위화상 상에 있어서의, 물체위치맵(MP)으로 특정되는 쇼벨(100)의 주위의 대상물에 대응하는 위치에 마커나 대상물의 종별을 나타내는 정보가 중첩적으로 표시된다. 오퍼레이터 등은, 당해 목표선택화면상에서, 대상물의 위치나 종별을 확인함으로써, 작업대상을 특정하여 선택(설정)할 수 있다.

목표위치정보생성부(66)는, 목표설정정보(65B)에 근거하여, 오퍼레이터 등에 의하여 설정(선택)된 작업대상에 대응하는 목표위치정보를 생성하여, 물체위치맵(MP) 상에 등록한다. 본 예에서는, 목표위치정보생성부(66)는, 목표설정정보(65B)에 근거하여, 물체위치맵(MP) 상의 대상물 중의 오퍼레이터 등에 의하여 설정된 작업대상에 대응하는 대상물을 특정하는 목표위치정보를 생성하여, 물체위치맵(MP)에 등록한다. 구체적으로는, 목표위치정보생성부(66)는, 물체위치맵(MP) 상에 있어서의 목표설정정보(65B)에 대응하는 작업대상의 대상물의 위치에, 작업대상인 것을 나타내는 플래그정보나 다른 작업대상과 구별하기 위한 식별정보 등의 부수정보를 연결하는 형태로, 물체위치맵(MP)에 등록한다. 즉, 목표위치정보생성부(66)는, 주위의 물체(대상물)에 대한 쇼벨(100)(자기)의 위치에, 목표설정정보(65B)에 대응하는 소정의 작업대상의 위치를 관련지은 물체위치맵(MP)을 생성하여, 맵기억부(64)로 유지한다. 이로써, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))는, 물체위치맵(MP) 상에 있어서, 쇼벨(100)의 위치와, 오퍼레이터 등으로부터의 조작입력 등으로 설정된 작업대상의 위치관계를 파악할 수 있다.

자동제어부(54)는, 위치추정부(59)에 의하여 산출(추정)되는, 쇼벨(100)(자기)의 주위의 작업대상에 대응하는 대상물을 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치에 근거하여, 비례밸브(31DL, 31DR, 31EL, 31ER)를 제어하고, 하부주행체(1)를 주행시킨다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 위치추정부(59)에 의하여 추정되는, 물체위치맵(MP) 상에서의 쇼벨(100)의 위치와, 물체위치맵(MP) 상에서의 작업대상에 대응하는 대상물의 위치에 근거하여, 하부주행체(1)를 주행제어해도 된다. 이로써, 자동제어부(54)는, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작을 어시스트하거나, 혹은, 조작장치(26)에 대한 조작에 관계없이, 하부주행체(1)를 제어하고, 작업대상과 충돌하지 않도록, 작업대상의 앞까지 쇼벨(100)을 이동시키거나, 복수의 작업대상의 사이를 이동시키거나 할 수 있다. 또, 자동제어부(54)는, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출(추정)되는 상대각도에 근거하여, 비례밸브(31CL, 31CR)를 제어하고, 작업대상에 대응하는 대상물에 상부선회체(3)를 정대시킨다.

<쇼벨의 위치의 추정방법의 구체예>

도 18은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 선회각도의 추정에 관한 동작의 제4 예를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 18은, 스크랩야드(STP)에 있어서, 복수의 작업대상의 사이를 이동하면서 작업을 행하는 상황을 나타내는 상면도이다. 본 예에 있어서의 작업대상은, 스크랩을 하적하러 온 덤프트럭(DT), 스크랩야드(STP)의 지정의 스크랩적재장(스크랩반입장, 스크랩분해 장소, 각종 장치의 전후의 집적장), 및 스크랩야드(STP)의 각종 장치(파쇄기, 라인선별기, 진동 체질기)이다.

쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 각종 장치를 식별함으로써, 맞닿음의 가능성의 유무를 판단한다. 그리고, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 맞닿음가능성의 유무의 판단결과에 근거하여, 제동동작의 가부(可否)를 결정하거나, 엔드어태치먼트나 하부주행체(1)의 목표궤도를 생성하거나 한다.

본 예에서는, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 작업대상으로서의 덤프트럭(DT)의 짐받이로부터 스크랩을 취출하는 작업 ST1을 행한다. 작업 ST1은, 오퍼레이터 등의 조작장치(26)에 대한 조작을 어시스트하는 양태로 행해져도 되고, 오퍼레이터 등의 조작장치(26)에 대한 조작에 관계없이, 자동으로 행해져도 된다. 이하, 작업 ST2의 작업에 대해서도 동일하다. 컨트롤러(30)는, 물체위치맵(MP)을 축차 갱신하면서, 미리 설정되는 작업대상(덤프트럭(DT)나 스크랩반입장의 스크랩산(山) 등)을 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치나 상부선회체(3)의 방향(선회각도)을 모니터링한다. 이로써, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 덤프트럭(DT), 스크랩반입장 내의 스크랩 등에 자기가 맞닿지 않도록, 어태치먼트를 동작시키거나, 덤프트럭(DT)의 짐받이와 스크랩반입장의 사이에서 왕복하도록 상부선회체(3)를 선회시키거나 할 수 있다.

또, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 집적장의 분해작업 후의 스크랩을 파쇄기에 투입하고, 그 후, 라인선별기까지 주행이동하여, 파쇄기로 파쇄된 후의 스크랩을 집적장으로부터 라인선별기에 투입하는 작업 ST2를 연속적으로 행한다. 컨트롤러(30)는, 물체위치맵(MP)을 축차 갱신하면서, 미리 설정되는 작업대상(집적장의 스크랩산, 파쇄기, 라인선별기 등)을 기준으로 하는 쇼벨(100)의 위치나 상부선회체(3)의 방향(선회각도)을 모니터링한다. 이로써, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 집적장의 스크랩산이나 파쇄기 등에 자기가 맞닿지 않도록, 어태치먼트를 동작시키거나, 집적장과 파쇄기의 투입구의 사이에서 상부선회체(3)를 왕복선회시키거나 할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 집적장의 스크랩산, 파쇄기, 라인선별기 등에 자기가 맞닿지 않도록, 파쇄기의 앞부터 라인선별기의 앞까지 하부주행체(1)로 주행할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 집적장의 스크랩산이나 라인선별기 등에 자기가 맞닿지 않도록, 어태치먼트를 동작시키거나, 집적장과 라인선별기의 투입구의 사이에서 상부선회체(3)를 왕복선회시키거나 할 수 있다.

이와 같이, 본 예에서는, 물체위치맵(MP)에, 스크랩야드(STP)의 복수의 작업대상이 미리 설정(등록)됨으로써, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 자기가 스크랩야드(STP)의 각종 장치 등과 맞닿지 않도록, 안전하게 작업을 진행시킬 수 있다.

[쇼벨의 위치의 추정방법(제5 예)]

다음으로, 컨트롤러(30)에 의한 쇼벨(100)(자기)의 위치의 추정방법의 제5 예에 대하여 설명한다.

다만, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 위치의 추정에 관한 기능구성을 나타내는 기능블록도는, 상술한 제1 예~ 제4 예 중 어느 하나의 기능블록도(도 13 혹은 도 17)를 원용 가능하기 때문에, 도시를 생략한다.

컨트롤러(30)는, 상술한 선회각도의 추정방법의 제3 예(도 10, 도 11)의 경우와 동일하게, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 위치의 시계열에서의 변화에 근거하여, 쇼벨(100)의 이동거리, 이동방향을 추정(산출)해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 위치의 시계열에서의 변화에 근거하여, 소정 시각을 기준으로 하여, 시계열에서의 이동거리 및 이동방향을 적산함으로써, 쇼벨(100)의 위치를 추정(산출)해도 된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에서 본 기준대상물의 위치의 이력을 파악함으로써, 쇼벨(100)의 이동거리, 이동방향, 위치 등을 산출(추정)할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 상술한 선회각도의 추정방법의 제3 예(도 10, 도 11)의 경우와 동일하게, 쇼벨(100)의 주위의 복수의 기준대상물을 이용하여, 쇼벨(100)의 이동거리, 이동방향, 위치 등을 추정(산출)해도 된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 일부의 기준대상물이 비검출상태가 된 경우이더라도, 검출상태의 다른 기준대상물이 존재하는 경우, 쇼벨(100)에서 본 다른 기준대상물의 위치의 변화에 근거하여, 쇼벨(100)의 이동거리, 이동방향, 위치 등을 추정할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 복수의 기준대상물을 이용함으로써, 일부의 기준대상물이 비검출상태가 되는 것 같은 상황이더라도, 쇼벨(100)의 이동거리, 이동방향, 위치 등의 추정처리를 안정적으로 계속할 수 있다.

[변형·변경]

이상, 실시형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 개시는 이러한 특정의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시형태에 있어서, 쇼벨(100)의 선회각도나 위치의 추정기능은, 쇼벨(100)과 통신 가능하게 접속되는 소정의 외부장치(예를 들면, 관리장치(200))에 이관되어도 된다. 이 경우, 촬상장치(S6)나 거리측정장치(S7) 등의 출력은, 쇼벨(100)로부터 관리장치(200)에 송신된다. 이로써, 관리장치(200)는, 쇼벨(100)로부터 수신되는 정보에 근거하여, 선회각도나 위치를 추정하면서, 쇼벨(100)과 쇼벨(100)의 주위의 물체의 위치관계를 파악하고, 그 결과를 쇼벨(100)에 송신하여 피드백할 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)측(컨트롤러(30))의 처리부하를 경감시킬 수 있다.

또, 상술한 실시형태에 있어서, 쇼벨(100)의 감시영역 내나 감시영역 외에서 검출된 감시대상에 관한 정보는, 쇼벨(100)로부터 관리장치(200)에 송신되어도 된다. 이 경우, 관리장치(200)에 있어서, 쇼벨(100)의 감시영역 내나 감시영역 외에 있어서의 감시대상의 종류나 감시대상의 위치 등에 관한 정보가 시계열적으로 소정의 기억부에 기억된다. 관리장치(200)의 기억부에 기억되는 감시대상에 관한 정보에는, 대상의 쇼벨(100)의 감시영역 외, 또한, (동일한 작업현장의) 다른 쇼벨(100)의 감시대상 내에 있어서의 감시대상의 종류나 감시대상의 위치 등에 관한 정보가 포함되어도 된다.

마지막으로, 본원은, 2019년 3월 27일에 출원한 일본 특허출원 2019-61772호 및 2019년 3월 27일에 출원한 일본 특허출원 2019-61773호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1 하부주행체
3 상부선회체
4 붐
5 암
6 버킷
26 조작장치
26A~26C 레버장치
30 컨트롤러(제어장치)
31, 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, 31CR 비례밸브
50 머신가이던스부
54 자동제어부
55 선회각도산출부
56 상대각도산출부
57 기억부
57A 목표설정정보
57B 시공정보
58 목표위치정보생성부
59 위치추정부
60 주위상황인식부
62 검출부
63 물체위치맵생성부
64 맵기억부
65 기억부
65A 시공정보
65B 목표설정정보
66 목표위치정보생성부
100 쇼벨
200 관리장치
MP 물체위치맵
S6 촬상장치
S6B, S6F, S6L, S6R 카메라(취득장치)
T1 통신장치

Claims

하부주행체와,
상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
상기 상부선회체에 탑재되며, 자기의 주위의 상황을 나타내는 정보를 취득하는 취득장치와,
상기 취득장치에 의하여 취득되는 정보에 근거하여, 자기의 주위의 정지하고 있거나 또는 고정되어 있는 기준의 물체를 인식하고, 상기 상부선회체에서 본 상기 기준의 물체의 위치의 변화에 근거하여, 상기 상부선회체의 선회각도를 추정하는 제어장치를 구비하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 추정한 선회각도에 근거하여, 자기의 주위의 소정의 목표물에 정대하도록 상기 상부선회체의 선회동작을 제어하는, 쇼벨.
제2항에 있어서,
상기 목표물에 관한 정보는, 시공정보에 포함되는, 쇼벨.
제2항에 있어서,
상기 제어장치에 의하여 인식되는, 자기의 주위의 복수의 물체 중에서 상기 목표물에 대응하는 물체를 선택하는 조작입력을 접수하는 입력장치를 더 구비하는, 쇼벨.
제4항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 상부선회체에서 본 상기 기준의 물체로서의 상기 목표물의 위치의 변화에 근거하여, 상기 상부선회체의 선회각도를 추정하면서, 상기 상부선회체를 상기 목표물에 정대시키는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 취득장치는, 복수 존재하고,
상기 제어장치는, 하나의 상기 기준의 물체에 관한 정보를 취득 가능한 둘 이상의 상기 취득장치의 출력정보에 근거하여, 하나의 상기 기준의 물체의 위치의 변화를 인식하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 상부선회체에서 본 복수의 상기 기준의 물체의 위치의 변화에 근거하여, 상기 상부선회체의 선회각도를 추정하는, 쇼벨.
하부주행체와,
상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
상기 상부선회체에 마련되고, 자기의 주위의 상황을 나타내는 정보를 취득하는 취득장치와,
상기 취득장치에 의하여 취득되는 정보에 근거하여, 자기의 주위의 물체를 인식하여, 상기 물체에 대한 자기의 위치를 파악하는 제어장치를 구비하는, 쇼벨.
제8항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 물체에 대한 자기의 위치를 나타내는 맵정보를 생성하여 유지하는, 쇼벨.
제9항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 취득장치에 의하여 취득되는 상대적으로 높은 정밀도의 상기 물체에 관한 정보에 근거하여, 상기 맵정보를 갱신하는, 쇼벨.
제8항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 물체에 대한 자기의 위치에, 시공정보에 대응하는 시공목표의 위치를 관련지은 정보를 생성하여 유지하는, 쇼벨.
제8항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 물체에 대한 자기의 위치에, 소정의 작업대상의 위치를 관련지은 정보를 생성하여 유지하는, 쇼벨.
제8항에 있어서,
상기 취득장치는, 자기의 주위의 화상을 취득하는 촬상장치와, 상기 촬상장치의 촬상범위의 상기 물체까지의 거리정보를 취득하는 거리정보취득장치를 포함하고,
상기 제어장치는, 상기 화상과 상기 거리정보에 근거하여, 자기의 주위의 상기 물체를 인식하여, 상기 물체에 대한 자기의 위치를 파악하는, 쇼벨.