WO2017094463A1

WO2017094463A1 - 作業機械の操作支援装置

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Publication number: WO2017094463A1
Application number: PCT/JP2016/083285
Authority: WO
Inventors: 邦嗣冨田
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2017-06-08
Also published as: JP6407132B2; EP3385454A4; CN108350680A; EP3385454B1; EP3385454A1; JP2017101415A; US10711436B2; CN108350680B; US20180347149A1; KR102029109B1; KR20180071353A

Abstract

操作者の技量や癖、実際の作業内容に応じた適切な操作ゲインの設定が可能な作業機械の操作支援装置を提供する。　本発明に係る作業機械の操作支援装置は、操作ゲインを記憶する操作ゲイン記憶部（８０）と、操作装置の操作量を検出する操作量検出部（３５）と、操作装置が操作されている時間を積算する時間積算部（８８）と、操作装置の操作量頻度を演算する操作量頻度演算部（８１）と、操作量頻度に対する基準値を予め設定する操作量頻度基準設定部（８３）と、操作ゲインを更新するための演算を行う操作ゲイン更新演算部（８４）と、演算された操作ゲインの結果を表示する操作ゲイン表示部（２０１）と、操作ゲイン表示部に表示された操作ゲインに更新するか否かを選択する操作ゲイン更新選択部（２０４）と、を備える。

Description

作業機械の操作支援装置

　本発明は、土木作業、解体作業、建築作業等に使用される作業機械の操作支援装置に関する。

　油圧ショベルやクレーンのような作業機械では、操作者の操作入力に従って、作業腕（作業装置）の各関節に備えられているアクチュエータの駆動が指示される。一般的に、操作入力とアクチュエータの駆動状態の関係を規定する操作ゲインは、製品出荷時に一意に定められた固定値であり、操作者が任意に変更することはできない。当該操作ゲインは、作業機械が使用されるあらゆる条件を鑑みて平均的かつ汎用的な設定が施されているものである。

　しかし、実際には「操作者の技量や癖」、「作業内容」といった使用状況に応じて最適な操作ゲインが異なってくることから、操作ゲインを任意に設定する技術が開発されている。例えば特許文献１には、操作ゲインを操作者個人毎にＩＣカードに記録しておき、作業機械に当該カードを読み込ませることで、操作ゲインを任意に設定可能とする構成が記載されている。

特開平９－６９００２号公報

　特許文献１では、任意の操作ゲインの設定が可能となるが、操作者の技量や癖、実際の作業内容に応じた適切な設定が分からないため十分な作業効率が得られないという課題があった。すなわち、特許文献１は、あくまで個人が任意に操作ゲインを設定できるに過ぎず、操作者の技量や癖、実際の作業内容を考慮して最適な操作ゲインを設定することができない点において、改善の余地が残る。

　本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作者の技量や癖、実際の作業内容に応じた適切な操作ゲインの設定が可能な作業機械の操作支援装置を提供することにある。

　上記目的を達成するため、代表的な本発明は、アクチュエータにより駆動する作業装置と、前記アクチュエータを操作する操作装置とを有する作業機械に備えられ、操作者による前記操作装置の操作を支援するための作業機械の操作支援装置であって、前記操作装置の操作量に対する前記アクチュエータの駆動速度を規定するための操作ゲインを記憶する操作ゲイン記憶部と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出部と、前記操作装置が操作されている時間を積算する時間積算部と、前記操作量検出部により検出された操作量と前記時間積算部で求められた時間積算値に基づいて、前記操作装置の操作量頻度を演算する操作量頻度演算部と、前記操作量頻度に対する基準値を予め設定する操作量頻度基準設定部と、前記操作量頻度演算部で求められた前記操作量頻度と前記操作量頻度基準設定部で設定される前記基準値とを用いて、前記操作ゲインを更新するための演算を行う操作ゲイン更新演算部と、前記操作ゲイン更新演算部により演算された前記操作ゲインの結果を表示する操作ゲイン表示部と、前記操作ゲイン記憶部に記憶されている前記操作ゲインを前記操作ゲイン表示部に表示された前記操作ゲインに更新するか否かを選択する操作ゲイン更新選択部と、を備えたことを特徴とする。

　本発明によれば、操作量頻度を参照して操作者の技量や癖、実際の作業内容に応じた適切な操作ゲインの設定が可能となるため、作業効率の向上を図ることができる。なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る作業機械の操作支援装置が備えられる作業機械の側面図である。図１に示す作業機械の油圧駆動系の制御回路の構成図である。左右の操作レバーの概略図である。第１実施形態に係る作業機械の操作支援装置のコントローラの入出力に関する操作制御系を示すブロック図である。レバー操作量とシリンダ速度指令値との関係を示す図である。第１実施形態における操作ゲイン更新処理の手順を示すフローチャートである。レバー操作量と操作量頻度の関係の具体例を示す図である。レバー操作量と操作量頻度との関係に対して操作量頻度基準値Ａを示した図である。更新前と更新後におけるレバー操作量とシリンダ速度指令値との関係を示す図である。第１実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。第２実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。第３実施形態に係る作業機械の操作支援装置のコントローラの入出力に関する操作制御系を示すブロック図である。レバー操作量と操作量頻度との関係に対して操作量頻度基準値Ａと操作量頻度基準範囲を示した図である。第３実施形態における操作ゲイン更新処理の手順を示すフローチャートである。第３実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。第４実施形態に係る作業機械の操作支援装置のコントローラの入出力に関する操作制御系を示すブロック図である。第４実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。第４実施形態における操作ゲイン更新処理の手順を示すフローチャートである。その他の実施形態として適用されるレバー操作量とシリンダ速度指令値との関係を示す図である。その他の実施形態として適用されるレバー操作量と操作量頻度との関係に対して２つの操作量頻度基準値Ａ，Ａ’を示した図である。

　「第１実施形態」
　＜全体構成＞
　図１は、第１実施形態に係る作業機械の操作支援装置が備えられる作業機械の側面図である。作業機械１００は、図示しない左走行体及び右走行体を備えた下部車体１１と、下部車体１１上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体１２とを有し、その上部旋回体１２の前部に運転室１３が取り付けられ、上部旋回体１２の後部には図示しないエンジンやポンプ等が設けられている。また、上部旋回体１２の前部には、作業フロント（作業装置）１０１が上下方向に揺動（俯仰動）自在に取り付けられている。

　＜フロント構成＞
　作業フロント１０１は、上部旋回体１２に対して上下揺動自在に取り付けられたブーム１４と、このブーム１４に上下揺動自在に取り付けられたアーム１５と、このアーム１５に上下揺動自在に取り付けられた作業具１０２と、上部旋回体１２とブーム１４とに連結され、ブーム１４を上下方向に揺動させるブームシリンダ１６と、ブーム１４とアーム１５とに連結され、アーム１５を上下方向に揺動させるアームシリンダ１７と、そのアーム１５と作業具１０２とに連結され、作業具１０２を上下方向に揺動させる作業具シリンダ１８とを有している。ブームシリンダ１６、アームシリンダ１７、及び作業具シリンダ１８は、何れも本発明の「アクチュエータ」に相当する。

　なお、作業具１０２は作業機械１００の作業内容に応じて、図のようなバケットのほかに、カッタ、ブレーカ、グラップル、その他の作業具のいずれか１つに任意に交換可能である。

　＜制御回路の基本構成＞
　図２は、図１に示す作業機械１００の油圧駆動系の制御回路の構成図である。図２に示す制御回路において、符号２２は図示しないエンジンにより駆動されるメインポンプであり、メインポンプ２２は作動油タンク２３に蓄えられた作動油を吸入し、各機器へと圧油を供給する。具体的には、メインポンプ２２から吐出した圧油は、コントロール弁２４を経て、ブームシリンダ１６、アームシリンダ１７、作業具シリンダ１８、旋回モータ１９に対して各々供給される。

　＜アクチュエータ駆動＞
　ブームシリンダ１６のボトム側油室１６（ａ）へ圧油が供給された場合には、ブーム１４は上部旋回体１２に対して上方向に揺動駆動され、反対にロッド側油室１６（ｂ）に供給された場合には、ブーム１４は上部旋回体１２に対して下方向に揺動駆動される。アームシリンダ１７のボトム側油室１７（ａ）へ圧油が供給された場合には、アーム１５はブーム１４に対して下方向に揺動駆動され、反対にロッド側油室１７（ｂ）に供給された場合には、アーム１５はブーム１４に対して上方向に揺動駆動される。

　作業具シリンダ１８のボトム側油室１８（ａ）へ圧油が供給された場合には、作業具１０２はアーム１５に対して下方向に回動駆動され、反対にロッド側油室１８（ｂ）に供給された場合には、作業具１０２はアーム１５に対して上方向に回動駆動される。旋回モータ１９の油室１９（ａ）へ圧油が供給された場合には、上部旋回体１２は下部車体１１に対して右方向に旋回し、反対に油室１９（ｂ）に供給された場合には、上部旋回体１２は下部車体１１に対して左方向に旋回する。

　＜操作系＞
　コントロール弁２４（ａ）～（ｄ）の開閉動作は、コントローラ２００を介して、操作装置であるブーム操作レバー３０、アーム操作レバー３１、作業具操作レバー３２、及び旋回操作レバー３３の操作量に従って制御される。図３は、左右の操作レバーの概略図である。図３に示す右操作レバー３００では、ブーム操作レバー３０を後へ操作（ａ）すると、操作量に応じた流量の圧油がブームシリンダ１６のボトム側油室１６（ａ）へ供給される。反対に、ブーム操作レバー３０を前へ操作（ｂ）すると、操作量に応じた流量の圧油がブームシリンダ１６のロッド側油室１６（ｂ）へ供給される。

　作業具操作レバー３２を左に操作（ａ）すると、操作量に応じた流量の圧油が作業具シリンダ１８のボトム側油室１８（ａ）へ供給される。反対に、作業具操作レバー３２を右に操作（ｂ）すると、操作量に応じた流量の圧油が作業具シリンダ１８のロッド側油室１８（ｂ）へ供給される。

　図３に示す左操作レバー３０１では、アーム操作レバー３１を右に操作（ａ）すると、操作量に応じた流量の圧油がアームシリンダ１７のボトム側油室１７（ａ）へ供給される。反対に、アーム操作レバー３１を左に操作（ｂ）すると、操作量に応じた流量の圧油がアームシリンダ１７のロッド側油室１７（ｂ）へ供給される。

　旋回操作レバー３３を前へ操作（ａ）すると、操作量に応じた流量の圧油が旋回モータ１９の油室１９（ａ）へ供給される。反対に、旋回操作レバー３３を後へ操作（ｂ）すると、操作量に応じた流量の圧油が旋回モータ１９の油室１９（ｂ）へ供給される。なお、右操作レバー３００及び左操作レバー３０１にはそれぞれレバー操作量を検出するためのポテンショメータ（操作量検出部）３５が設けられている。

　＜操作制御系＞
　図４は、第１実施形態に係る作業機械の操作支援装置のコントローラの入出力に関する操作制御系を示すブロック図である。コントローラ２００の入力となる符号４０～４７は、ポテンショメータ３５（図３参照）から検出される操作信号である。コントローラ２００の出力となる符号６０～６７は、前述のブームシリンダ１６、アームシリンダ１７、作業具シリンダ１８、旋回モータ１９を各々駆動する駆動信号である。コントローラ２００内の符号５０～５７は、各操作信号から各駆動信号を演算する駆動信号生成部である。

　また、図４に示すように、コントローラ２００は、操作ゲイン記憶部８０と、操作量頻度演算部８１と、操作量頻度記憶部８２と、操作量頻度基準設定部８３と、操作ゲイン更新演算部８４と、操作ゲイン更新判定部８５と、時間積算部８８とを含む。操作ゲイン記憶部８０には、ブーム操作レバー３０の操作量に対するブームシリンダ１６の駆動速度を規定するための操作ゲイン、アーム操作レバー３１の操作量に対するアームシリンダ１７の駆動速度を規定するための操作ゲイン、作業具操作レバー３２の操作量に対する作業具シリンダ１８の駆動速度を規定するための操作ゲイン、及び旋回操作レバー３３の操作量に対する旋回モータ１９の駆動速度を規定するための操作ゲインが記憶されている。

　図５は、レバー操作量とシリンダ速度指令値との関係を示す図（操作ゲインマップ）であって、本実施形態における操作ゲインの設定を説明するための図である。図５に示す通り、操作レバーの操作量に比例したシリンダ速度指令値が、駆動信号として算出される。なお、レバー操作が有効となる操作量を規定するため、不感帯が設定されている。このような図５に示すデータのマップが、操作ゲイン記憶部８０に記憶されている。すなわち、上記した各操作レバー３０～３３に対する操作ゲインのマップが操作ゲイン記憶部８０に格納されている。そして、各駆動信号生成部５０～５７は、この操作ゲイン記憶部８０に記憶されている操作ゲインマップに基づき各駆動信号６０～６７を出力している。

　操作ゲインマップを変更することで、レバー操作量とシリンダ速度の関係を変更することが可能となる。図５に一点鎖線で示した操作ゲインによれば、実線で示す初期の操作ゲインに比べて傾きが大きいため、少ない操作量でも大きなシリンダ速度が得られる。それに対して、二点鎖線で示した操作ゲインによれば、実線で示す初期の操作ゲインに比べて傾きが小さいため、小さい操作量において、より小さなシリンダ速度が得られる。前者は速度応答性を重視した作業に好適であり、後者は微操作性を重視した作業に好適となる。

　図４に戻り、操作量頻度演算部８１は、ブーム操作レバー３０、アーム操作レバー３１、作業具操作レバー３２、及び旋回操作レバー３３からの操作信号を入力として、各操作レバー３０～３３の操作量頻度を演算する。操作量頻度記憶部８２は、操作量頻度演算部８１が演算した各操作レバー３０～３３の操作量頻度と、時間積算部８８にて求められた、各操作レバー３０～３３の操作されている時間の積算値（以降、積算時間と呼ぶことがある）とを記憶する。操作量頻度基準設定部８３は、操作量頻度に対する基準値を予め設定する。

　ここで、本実施形態では、この基準値は操作量頻度基準設定部８３により予め設定される構成となっている。ここで予め設定されるというのは、例えば作業機械１００の工場出荷前に設定され、そのまま市場で固定されたまま使用される場合や、可変の場合、すなわち、運転室１３内の図示しない設定キー等からの入力信号により、操作量頻度基準設定部８３が任意の基準値を設定する場合が挙げられる。なお、可変の場合にはこうすれば、基準値を適宜設定可能となるため、作業効率の向上が期待できる。

　操作ゲイン更新演算部８４は、操作量頻度記憶部８２に記憶されている操作量頻度と、操作量頻度基準設定部８３により設定された基準値Ａ（図８参照）とを用いて、操作ゲインを更新するための演算を行い、演算の結果を操作ゲイン表示信号９０として表示モニタ２０１（操作ゲイン表示部、図１０参照）に出力する。操作ゲイン更新判定部８５は、操作ゲイン更新ボタン２０４（操作ゲイン更新選択部、図１０参照）からの操作ゲイン更新選択信号７０を入力として、操作ゲインを更新するか否かを判定する。

　ここで、基準値Ａの設定方法について説明を補足すると、例えば、熟練者による各操作レバー３０～３３の操作量頻度を参考にして基準値Ａを設定すれば、初心者による各操作レバー３０～３３の操作量頻度とこの基準値Ａとの差に基づき操作ゲインが更新されるため、初心者でも熟練者の操作量頻度に倣って各操作レバー３０～３３を操作することができる。具体例を挙げると、初心者が各操作レバー３０～３３を操作すると、０～２０％の操作量頻度が熟練者と比べて大きくなる。つまり、操作レバーの微操作の頻度が高くなる。これでは作業効率が悪くなってしまう。そのため、０～２０％の帯域の操作量頻度に対する基準値Ａを例えば５０％に予め設定しておけば、初心者の操作量頻度と基準値Ａとから操作ゲインが更新され、その結果、０～２０％帯域における操作量頻度が熟練者と同様となる。これにより、初心者であっても熟練者の操作量頻度の傾向に倣うことができ、作業効率の低下を防止することができる。

　また、操作者に応じて適宜、基準値Ａを設定したい場合には、上記したように運転室１３内の設定キーを操作して、ある操作者は基準値Ａを４０％に、別の操作者は基準値Ａを３５％にといったように、操作者の技量に応じて作業効率が高まるような適切な基準値Ａを任意に設定すれば良い。このように、本実施形態では、操作者による操作量頻度に対して作業効率が向上するような値を基準値Ａとして予めもしくは任意に設定することができる構成としている点が従来にはない特徴の一つとなっている。

　＜操作量頻度の算出＞
　図６は第１実施形態における操作ゲイン更新処理の手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、コントローラ２００において予め定められたサンプリングタイム毎に処理が実行される。例えば、サンプリングタイムが０．１秒の場合、０．１秒毎に図６の処理が１回実行される。

　ブロック４０１～ブロック４０５では、図４に示す操作量頻度演算部８１に関わる処理が行われる。まず、ブロック４０１では、操作量頻度演算部８１によって操作量頻度記憶部８２に記憶されている積算時間が読み込まれる。

　ブロック４０２では、操作量頻度演算部８１によって各操作信号４０～４７が取り込まれる。ブロック４０３では、ブロック４０２で取り込んだ各操作信号を用いて、操作量頻度演算部８１が各レバー操作の有無についての判定を行う。図５に示した不感帯を上回るレバー操作が行われている場合はブロック４０４に処理が移行し、不感帯を上回る操作が行われていない場合はブロック４０６に処理が移行する。

　ブロック４０４では、ブロック４０１で読み込んだ積算時間と、ブロック４０２で取り込んだ現在の操作信号を用いて、操作量頻度演算部８１が操作量頻度の演算をサンプリングタイム毎に行う。図７はレバー操作量と操作量頻度の関係の具体例を示す図である。本実施形態では、図７に示すような形態で各操作レバー３０～３３の操作信号毎に操作量頻度が記憶されている。この操作量頻度は、例えばレバー操作量の２０％毎に使用帯域を区切り、当該区間毎にレバーが操作されている時間の積算値と全使用帯域（以降、全帯域と呼ぶことがある）でレバーが操作されている時間の積算値との比で、各レバー毎に求められる。操作量頻度演算の説明のため、図７に示すレバー操作量の使用帯域（例えば０～２０％）の積算時間をＴ１、全帯域の積算時間をＴとし、コントローラ２００のサンプリングタイムをｔと定義する。積算時間Ｔ１は各レバーの内、或るレバーの操作量が或る使用帯域で操作されている時間の積算値であり、積算時間Ｔは、或るレバーの操作量が全使用帯域で操作されている時間の積算値である。

　ブロック４０３で各操作レバーが有の場合、前回算出された積算時間Ｔ１（以降Ｔ１ｅｘ）、及びＴ（以降Ｔｅｘ）に対し、サンプリングタイムｔを加算する。前回の積算時間Ｔ１ｅｘ、およびＴｅｘは操作量頻度記憶部８２に記憶されている。使用帯域（０～２０％）に関する演算は、当該帯域が使用されている場合の操作量頻度は、前述したように積算時間Ｔ１＝（Ｔ１ｅｘ＋ｔ）と積算時間Ｔ＝（Ｔｅｘ＋ｔ）の比、すなわち、Ｔ１／Ｔ＝（Ｔ１ｅｘ＋ｔ）／（Ｔｅｘ＋ｔ）により算出される。ブロック４０５では、ブロック４０４の演算結果である操作量頻度と積算時間Ｔ１およびＴとを操作量頻度記憶部８２に記憶する処理が行われる。なお、操作量頻度と積算時間Ｔ１およびＴとは別々の記憶部で記憶してもよい。また前回の操作量頻度は新たに算出した操作量頻度は上書き削除される。

　＜操作ゲインの更新＞
　ブロック４０６とブロック４０７では、図４の操作ゲイン更新演算部８４に関わる処理が行われる。ブロック４０６では、操作ゲイン更新演算部８４が操作量頻度基準設定部８３にて予め設定（記憶）されている操作量頻度の基準値Ａを読み込む。図８は、レバー操作量と操作量頻度との関係に対して操作量頻度基準値Ａを示した図である。図８に示す通り、レバー操作量の使用帯域（０～２０％）において、操作量頻度基準値Ａ％が設定されている。

　ブロック４０７では、操作ゲイン更新演算部８４が操作量頻度記憶部８２に記憶されている操作量頻度Ｂ％とブロック４０６において読み込んだ操作量頻度基準値Ａ％を用いて、操作ゲインの更新演算を行う。図９は、更新前と更新後におけるレバー操作量とシリンダ速度指令値との関係を示す図である。図９に示すように、更新前（操作ゲイン記憶部８０に記憶されている操作ゲイン）の傾きをａ、更新後の傾きをａ’と定義すると、ａ’は以下の式（１）で算出される。
　ａ’＝ａ×（１００－（Ｂ－Ａ））／１００　　　・・・（１）

　仮に、操作量頻度基準値Ａ＝３５％、操作量頻度Ｂ＝４５％とすると、更新後の傾きは、ａ’＝０．９ａとなる。操作量頻度Ｂ％が操作量頻度基準値Ａ％よりも大きい場合は、その差分に応じて操作ゲインを決定する傾きが減少する。傾きが減少すると、同じ速度指令値を得るためにより大きなレバー操作量が必要となることから、同一の操作者が同一の作業を遂行する限りにおいて、操作量頻度の偏りが平滑化される。

　一方、操作量頻度Ｂ％が操作量頻度基準値Ａ％よりも小さい場合は、その差分に応じて操作ゲインを決定する傾きが増大する。傾きが増大すると、より小さなレバー操作量で同じ速度指令値を得られることから、同一の操作者が同一の作業を遂行する限りにおいて、操作量頻度の偏りが平滑化される。

　＜操作ゲインの表示＞
　図６に示す様に、図４の操作ゲイン表示信号９０に関わる処理が行われる。図２に示した制御回路において、コントローラ２００には表示モニタ２０１が接続されている。ブロック４０８では、操作ゲイン記憶部８０に記憶されている操作ゲイン値と、操作ゲイン更新演算部８４の演算結果である操作ゲイン値を、表示モニタ２０１に表示するための信号（操作ゲイン表示信号９０）が出力される。

　図１０は、第１実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。図１０に示すように、表示モニタ２０１には、操作量頻度情報表示部２０２の領域と操作ゲイン情報表示部２０３の領域とが区画形成されている。操作量頻度情報表示部２０２には、操作量頻度記憶部８２に記憶されている操作量頻度と操作量頻度基準設定部８３に記憶されている操作量頻度基準値が表示される。操作ゲイン情報表示部２０３には、操作ゲイン記憶部８０に記憶されている操作ゲイン値（図９の傾きａ）と、操作ゲイン更新演算部８４の演算結果である操作ゲイン値（図９の傾きａ’）の一覧が表示される。

　具体的には、ブーム１４、アーム１５、作業具１０２の各関節の動作、上部旋回体１２の旋回動作について、操作ゲインの現状と更新提案の数値（比例ゲイン値）が一覧表として表示される。例えば、図１０において、ブーム上げ動作について現状の操作ゲインが１．０であるが、実際のブーム操作レバー３０の操作量の頻度に基づいて提案される操作ゲインは１．２であることが表示モニタ２０１に表示される。すなわち、推奨される操作ゲイン（比例ゲイン値）が１．２であることが表示モニタ２０１を介して提案される。これに対して、例えば、作業具上げ動作については、現状の操作ゲイン値と提案する操作ゲイン値は同じ１．０であるから、現状の操作ゲインが実際の作業内容にマッチしているということになる。

　＜操作ゲインの更新＞
　図６のブロック４０９～４１１では、図４の操作ゲイン更新判定部８５に関わる処理が行われる。ブロック４０９では、操作ゲインの更新判定が行われる。操作ゲイン更新判定部８５には、図１０の操作ゲイン更新ボタン２０４と連動した操作ゲイン更新選択信号７０が取り込まれている。操作ゲイン更新ボタン２０４が押下された場合、処理はブロック４１０へ移行する。

　ブロック４１０では、操作ゲイン記憶部８０に記憶されている操作ゲインを、操作ゲイン更新演算部８４の演算結果で上書きする処理が行われる。次いでブロック４１１では、操作量頻度記憶部８２に記憶されている積算時間Ｔ１およびＴをゼロリセットする処理が行われる。

　以上のように構成された第１実施形態によれば、操作量頻度を参照した操作ゲイン更新案が表示モニタ２０１に提示される。運転室１３にいる操作者は、その表示モニタ２０１を見て、作業内容に応じて適切な操作ゲインを設定すれば、その操作ゲインは操作者の技量や癖と実際の作業内容とを反映したものであるため、作業効率の向上を図ることができる。

　「第２実施形態」
　次に、本発明の第２実施形態に係る作業機械の操作支援装置について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。第２実施形態では、表示モニタ２０１の表示態様が第１実施形態と相違する。図１１は、第２実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。

　図１１に示すように、表示モニタ２０１には、操作量頻度情報表示部２０２の領域と操作ゲイン情報表示部２１３の領域とが区画形成されており、操作量頻度情報表示部２０２には、操作量頻度記憶部８２に記憶されている操作量頻度と操作量頻度基準設定部８３に記憶されている操作量頻度基準値が表示される。一方、操作ゲイン情報表示部２１３には、操作ゲイン記憶部８０に記憶されている操作ゲインマップと、操作ゲイン更新演算部８４の演算結果である操作ゲインマップが表示される。なお、操作ゲイン情報表示部２１３に表示される操作ゲインマップは、図示しない切り替えボタンにより、各操作信号に対応する操作ゲインマップが切り替え表示される。

　以上のように構成された第２実施形態によれば、変更前と変更後の操作ゲインマップが表示モニタ２０１を介して操作者に提示される。これにより、操作ゲイン更新後の状態を操作者が視覚的に捉えやすくなることから、操作ゲイン更新を実施するか否かの判断が容易となり、ユーザビリティが向上する。

　「第３実施形態」
　次に、本発明の第３実施形態に係る作業機械の操作支援装置について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。第３実施形態では、コントローラ２００の構成（操作制御系）の一部が第１実施形態と相違する。

　＜操作制御系＞
　図１２は、第３実施形態に係る作業機械の操作支援装置のコントローラの入出力に関する操作制御系を示すブロック図である。図４に示す第１実施形態との構成の相違は、基準範囲設定部８６と操作量頻度判定部８７が追加されている点である。すなわち、第３実施形態に係る作業機械の操作支援装置は、第１実施形態の構成にさらに基準範囲設定部８６及び操作量頻度判定部８７を備えて構成されている。

　図１３は、レバー操作量と操作量頻度との関係に対して操作量頻度基準値Ａと操作量頻度基準範囲を示した図である。基準範囲設定部８６は、第３実施形態における操作量頻度の閾値としての基準範囲を設定するためのものである。図１３に示すように、基準範囲設定部８６は、操作量頻度基準値Ａを含んで上限及び下限のそれぞれの閾値を設定することで、操作ゲインの更新選択の可否を判定するための基準範囲を定めている。操作量頻度判定部８７は、操作ゲイン更新演算部８４の演算結果を操作ゲイン表示信号９０として出力するか否かの判定を行う。

　＜操作量頻度判定＞
　図１４は、第３実施形態における操作ゲイン更新処理の手順を示すフローチャートである。図６に示す第１実施形態との相違は、ブロック４１２の操作量頻度判定が追加されている点である。ブロック４１２では、操作量頻度判定が行われる。操作量頻度記憶部８２に記憶されている操作量頻度が、基準範囲設定部８６で設定されている基準範囲外の場合（ブロック４１２でＹｅｓの場合）、ブロック４０８へ処理が移行する。ブロック４０８以降の処理については前述の第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

　ブロック４１２の判定結果が、基準範囲設定部８６で設定されている基準範囲内の場合（ブロック４１２でＮｏの場合）、ブロック４０８を通過しないため、操作ゲイン表示信号９０は表示モニタ２０１へ出力されない。図１５は、第３実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。図１５に示す表示モニタ２０１の表示態様のうち図１０との相違は、操作ゲイン情報表示部２２３において操作ゲインが非表示となっている点である。図１４に示したようにブロック４０９を通過しない場合には、操作ゲインが非表示となり、操作ゲイン更新ボタン２０４の操作は無効となる。

　以上のように構成された第３実施形態によれば、操作量頻度の基準範囲を逸脱した場合のみ操作ゲインの更新が提案される。よって、操作ゲイン更新を行うべきか否かの判断が作業機械側で行われることから、操作者の作業負担が軽減される。

　「第４実施形態」
　次に、本発明の第４実施形態に係る作業機械の操作支援装置について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。第４実施形態では、コントローラ２００の構成（操作制御系）の一部が第１実施形態と相違する。

　＜操作制御系＞
　図１６は、第４実施形態に係る作業機械の操作支援装置のコントローラの入出力に関する操作制御系を示すブロック図である。図１６に示すコントローラ２００の構成のうち図４との相違は、作業モード選択信号７１が操作ゲイン記憶部８０と操作量頻度記憶部８２に取り込まれている点である。すなわち、第４実施形態では、作業機械１００が例えば省エネモードであるエコノミーモード（作業Ａ）と通常モードであるパワーモード（作業Ｂ）の２種類の作業モードを選択して運転可能となっており、これら２種類の作業モードを反映して適した操作ゲインを提案する点に特徴がある。なお、作業モードの種類は任意に設定可能である。

　図１７は、第４実施形態に係る作業機械の操作支援装置における表示モニタの表示態様を示す図である。図１７に示す表示モニタ２０１の表示態様のうち図１０との相違は、作業モード選択部２０５が新たに備えられている点である。操作者により、作業Ａまたは作業Ｂの何れか一つの作業モードの選択が行われる。選択された作業モード（作業モード選択信号７１）は、操作ゲイン記憶部８０と操作量頻度記憶部８２に取り込まれる。

　＜作業モード設定読み込み＞
　図１８は、第４実施形態における操作ゲイン更新処理の手順を示すフローチャートである。図１８に示す操作ゲイン更新処理の手順のうち図６との相違は、ブロック４１３の作業モード設定読み込みが追加されている点である。第４実施形態では、操作ゲイン記憶部８０と操作量頻度記憶部８２の記憶領域が、作業モード毎に個別に用意されている。ブロック４０１～ブロック４１１の処理は、ブロック４１３において読み込まれた作業モードに応じた操作ゲインおよび操作量頻度を用いて実行される。

　以上のように構成された第４実施形態によれば、作業モード毎に操作ゲインの設定・更新が可能となる。よって、複数の操作者が作業機械を使用する場合や、作業内容が多岐に亘るような場合でも操作ゲインを適切に設定可能となり、ユーザビリティが向上する。

　＜その他の実施形態についての言及＞
　本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。例えば、本発明は以下の構成を採用することができる。

　（１）作業装置を構成する作業フロント数やフロント関節数、作業具の種類、アクチュエータの数などは、任意とすることができる。また、作業装置を操作する操作装置の構成もレバー操作以外の構成、例えば操作ボタンにより操作する装置などの構成を作用することができる。また、操作レバーや操作ボタンの配置や操作方法も適宜とすれば良い。
　（２）操作ゲインの更新の対象とする関節は任意である。例えば、ブーム上げのみとするなど、必要に応じて設定すれば良い。
　（３）図５に示す操作ゲインマップには変曲点を設けなかったが、例えば図１９のように操作ゲインマップに変曲点を設け、操作量が０％から所定の値までは直線１、所定の値から１００％までは直線２となるような操作ゲインマップとしても良い。このように構成すると、複雑な作業内容であっても適切な操作ゲインを設定できるため、ユーザビリティが向上する。
　（４）操作量頻度は２０％毎に区切って記憶する構成（図７）以外に、例えば１０％毎に操作量頻度を記憶するなど、任意の形態が可能である。

　（５）操作量頻度基準値を０～２０％の帯域に対して設定する構成（図８）のほか、任意の帯域に対して操作量頻度基準値を設定しても良い。また、操作量頻度基準値は複数個設定することも可能である。その際の操作ゲイン更新演算は、例えば、操作量頻度と操作量頻度基準値の差分の絶対値が最も大きい帯域を対象として実施すれば良い。図２０に操作量頻度基準値を２個とした場合について示す。この場合、｜Ｂ－Ａ｜＞｜Ｂ’－Ａ’｜であることから、操作量頻度基準値Ａ％を用いて更新演算（第１実施形態で示した式（１）を用いた演算）を行えば良い。

　（６）操作ゲインマップと操作量頻度基準値の組み合わせは任意である。例えば、図１９の操作ゲインマップと図２０の操作量頻度基準値を組み合わせる場合、操作量頻度基準値Ａ％を直線１の傾き更新に、操作量頻度基準値Ｂ％を直線２の傾き更新に各々割り当てれば良い。
　（７）本実施形態における表示モニタ２０１の表示態様の構成は一例に過ぎない。レイアウト、表示内容など任意である。また、本実施形態では、操作ゲイン更新の可否を判断する材料として、操作量頻度情報を表示する構成としたが、この構成が本発明を実施するための必須ではない。

　１４　ブーム（作業装置）
　１５　アーム（作業装置）
　１６　ブームシリンダ（アクチュエータ）
　１７　アームシリンダ（アクチュエータ）
　１８　作業具シリンダ（アクチュエータ）
　３０　ブーム操作レバー（操作装置）
　３１　アーム操作レバー（操作装置）
　３２　作業具操作レバー（操作装置）
　３３　旋回操作レバー（操作装置）
　３５　ポテンショメータ（操作量検出部）
　８０　操作ゲイン記憶部
　８１　操作量頻度演算部
　８２　操作量頻度記憶部
　８３　操作量頻度基準設定部
　８４　操作ゲイン更新演算部
　８５　操作ゲイン更新判定部
　８６　基準範囲設定部
　８７　操作量頻度判定部
　８８　時間積算部
　１００　作業機械
　１０１　作業フロント（作業装置）
　１０２　作業具
　２００　コントローラ
　２０１　表示モニタ２０１（操作ゲイン表示部）
　２０４　操作ゲイン更新ボタン２０４（操作ゲイン更新選択部）
　２０５　作業モード選択部

Claims

　アクチュエータにより駆動する作業装置と、前記アクチュエータを操作する操作装置とを有する作業機械に備えられ、操作者による前記操作装置の操作を支援するための作業機械の操作支援装置において、
　前記操作装置の操作量に対する前記アクチュエータの駆動速度を規定するための操作ゲインを記憶する操作ゲイン記憶部と、
　前記操作装置の操作量を検出する操作量検出部と、
　前記操作装置が操作されている時間を積算する時間積算部と、
　前記操作量検出部により検出された操作量と前記時間積算部で求められた時間積算値に基づいて、前記操作装置の操作量頻度を演算する操作量頻度演算部と、
　前記操作量頻度に対する基準値を予め設定する操作量頻度基準設定部と、
　前記操作量頻度演算部で求められた前記操作量頻度と前記操作量頻度基準設定部で設定される前記基準値とを用いて、前記操作ゲインを更新するための演算を行う操作ゲイン更新演算部と、
　前記操作ゲイン更新演算部により演算された前記操作ゲインの結果を表示する操作ゲイン表示部と、
　前記操作ゲイン記憶部に記憶されている前記操作ゲインを前記操作ゲイン表示部に表示された前記操作ゲインに更新するか否かを選択する操作ゲイン更新選択部と、を備えたことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項１に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記操作ゲイン更新演算部は、前記操作量頻度演算部で求められた前記操作量頻度と前記操作量頻度基準設定部で設定される前記基準値との差分の大きさに比例するように前記操作ゲインの演算を行うことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項１に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記操作ゲイン表示部による前記操作ゲインの表示が比例ゲイン値または操作ゲインマップであることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項１に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記操作量頻度基準設定部で設定される前記基準値に対する閾値としての基準範囲を設定する基準範囲設定部と、
　前記操作量頻度が前記基準範囲設定部で設定される前記基準範囲内であるか否かを判定する操作量頻度判定部と、をさらに備え、
　前記操作量頻度判定部による判定が前記基準範囲外である場合にのみ前記操作ゲイン更新選択部による前記操作ゲインの更新の選択が可能となることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項１に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記作業機械の使用条件に応じて任意の作業モードを選択可能な作業モード選択部をさらに備え、
　前記作業モード選択部により選択される前記作業モード毎の前記操作ゲインが前記操作ゲイン記憶部に記憶されることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項２に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記操作ゲイン表示部による前記操作ゲインの表示が比例ゲイン値または操作ゲインマップであることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項２に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記操作量頻度基準設定部で設定される前記基準値に対する閾値としての基準範囲を設定する基準範囲設定部と、
　前記操作量頻度が前記基準範囲設定部で設定される前記基準範囲内であるか否かを判定する操作量頻度判定部と、をさらに備え、
　前記操作量頻度判定部による判定が前記基準範囲外である場合にのみ前記操作ゲイン更新選択部による前記操作ゲインの更新の選択が可能となることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項２に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記作業機械の使用条件に応じて任意の作業モードを選択可能な作業モード選択部をさらに備え、
　前記作業モード選択部により選択される前記作業モード毎の前記操作ゲインが前記操作ゲイン記憶部に記憶されることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項３に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記操作量頻度基準設定部で設定される前記基準値に対する閾値としての基準範囲を設定する基準範囲設定部と、
　前記操作量頻度が前記基準範囲設定部で設定される前記基準範囲内であるか否かを判定する操作量頻度判定部と、をさらに備え、
　前記操作量頻度判定部による判定が前記基準範囲外である場合にのみ前記操作ゲイン更新選択部による前記操作ゲインの更新の選択が可能となることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項３に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記作業機械の使用条件に応じて任意の作業モードを選択可能な作業モード選択部をさらに備え、
　前記作業モード選択部により選択される前記作業モード毎の前記操作ゲインが前記操作ゲイン記憶部に記憶されることを特徴とする作業機械の操作支援装置。
　請求項４に記載の作業機械の操作支援装置において、
　前記作業機械の使用条件に応じて任意の作業モードを選択可能な作業モード選択部をさらに備え、
　前記作業モード選択部により選択される前記作業モード毎の前記操作ゲインが前記操作ゲイン記憶部に記憶されることを特徴とする作業機械の操作支援装置。