WO2020101005A1 - ショベル、ショベルの制御装置 - Google Patents

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WO2020101005A1
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力 伊藤
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住友重機械工業株式会社
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements

Definitions

  • the present disclosure relates to excavators and the like.
  • Patent Document 1 For example, a technique is known that allows an operator or the like to recognize whether or not the upper revolving structure of the shovel is directly facing a target construction surface such as a slope (see Patent Document 1).
  • the operator needs to perform a turning operation or the like in order to make the shovel face the target construction surface. Therefore, the operator may find it annoying each time the operation process is performed to directly face the shovel to the target construction surface.
  • An undercarriage An upper revolving structure mounted on the lower traveling structure so as to be revolvable, An actuator capable of changing the direction of the upper swing body, A control device capable of executing a confrontation control for operating the actuator so as to confront the upper revolving structure with the target construction surface, based on information about the target construction surface and information about the orientation of the upper revolving structure.
  • the control device performs the facing control so that the upper swing body maintains a state of facing the target construction surface, Excavators are provided.
  • An undercarriage An upper revolving structure mounted on the lower traveling structure so as to be revolvable, An attachment attached to the upper swing body, An actuator capable of changing the direction of the upper swing body, A control device capable of executing a confrontation control for operating the actuator so as to confront the upper revolving structure with the target construction surface, based on information about the target construction surface and information about the orientation of the upper revolving structure.
  • the control device starts the facing control when the upper revolving superstructure is turned in a direction in which the attachment approaches the target construction surface, Excavators are provided.
  • a shovel control device comprising: a lower traveling body; an upper revolving body that is rotatably mounted on the lower traveling body; and an actuator that can change the direction of the upper revolving body. Based on the information about the target construction surface and the information about the orientation of the upper revolving structure, it is configured to be able to execute a confrontation control that operates the actuator so that the upper revolving structure faces the target construction surface. In order to maintain a state in which the revolving structure directly faces the target construction surface, the facing control is performed, A shovel controller is provided.
  • An excavator including a lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, an attachment attached to the upper revolving body, and an actuator capable of changing the direction of the upper revolving body.
  • Control device of Based on the information on the target construction surface and the information on the orientation of the upper revolving structure, the attachment control is configured to be able to execute a facing control for operating the actuator so that the upper revolving structure faces the target construction surface.
  • the facing control is started, A shovel controller is disclosed.
  • FIG. 1 is a side view of an excavator 100 as an excavator according to this embodiment.
  • the shovel 100 is located on a horizontal plane facing the uphill slope ES to be constructed, and is an upslope BS (that is, after construction on the uphill slope ES, which is an example of a target construction surface described later).
  • the slope shape is also described.
  • the shovel 100 includes a lower traveling body 1, an upper revolving body 3 that is mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable via a revolving mechanism 2, a boom 4 and an arm that constitute an attachment (working machine). 5, a bucket 6, and a cabin 10.
  • the lower traveling body 1 causes the excavator 100 to travel by hydraulically driving a pair of left and right crawlers by traveling hydraulic motors 1L and 1R. That is, the pair of traveling hydraulic motors 1L and 1R (an example of a traveling motor) drive the lower traveling body 1 (crawler) as a driven portion.
  • traveling hydraulic motors 1L and 1R an example of a traveling motor
  • the upper revolving structure 3 revolves with respect to the lower traveling structure 1 by being driven by the revolving hydraulic motor 2A. That is, the swing hydraulic motor 2A is a swing drive unit that drives the upper swing body 3 as a driven portion, and can change the direction of the upper swing body 3.
  • the upper swing body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter, “swing electric motor”) instead of the swing hydraulic motor 2A.
  • the revolving electric motor is a revolving drive unit that drives the upper revolving unit 3 as a non-driving unit, like the revolving hydraulic motor 2A, and can change the direction of the upper revolving unit 3.
  • the boom 4 is pivotally attached to the center of the front part of the upper swing body 3 so that the boom 4 can be lifted up and down.
  • An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable, and an end attachment is attached to the tip of the arm 5.
  • the bucket 6 is pivotally attached so as to be vertically rotatable.
  • the boom 4, the arm 5 and the bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9 as hydraulic actuators, respectively.
  • the bucket 6 is an example of an end attachment, and other end attachments, such as a slope bucket, a dredging bucket, and a breaker, may be provided at the tip of the arm 5 instead of the bucket 6, depending on the work content or the like. Etc. may be attached.
  • the cabin 10 is an operator's cab in which an operator is boarded, and is mounted on the front left side of the upper swing body 3.
  • the shovel 100 operates an actuator in response to an operation of an operator who rides in the cabin 10 to operate the operating elements (driven elements) such as the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. To drive.
  • the operating elements driven elements
  • the shovel 100 can be remotely operated by an operator of a predetermined external device (for example, a support device 200 or a management device 300 described later) instead of or in addition to being configured to be operated by the operator of the cabin 10. It may be configured as possible.
  • the shovel 100 transmits, for example, image information (captured image) output by the image capturing apparatus S6 described below to an external device.
  • image information captured image
  • various information images displayed on the display device 40 of the shovel 100, which will be described later, may be similarly displayed on the display device provided in the external device.
  • the operator can remotely operate the shovel 100, for example, while confirming the content displayed on the display device provided in the external device.
  • the excavator 100 operates the actuator in accordance with a remote operation signal indicating the content of the remote operation received from the external device, and the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are operated. Motion elements may be driven.
  • the shovel 100 is remotely operated, the interior of the cabin 10 may be unattended.
  • the description will be made on the assumption that the operator's operation includes at least one of the operation of the operator of the cabin 10 on the operation device 26 and the remote operation of the operator of the external device.
  • the shovel 100 may automatically operate the hydraulic actuator regardless of the content of the operation of the operator.
  • the shovel 100 has a function of automatically operating at least a part of operating elements such as the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 (hereinafter, referred to as an “automatic driving function” or “an automatic driving function”).
  • Machine control function ”) is realized.
  • the automatic driving function includes a function of automatically operating an operating element (hydraulic actuator) other than the operating element (hydraulic actuator) to be operated in response to an operation of the operating device 26 by an operator or a remote operation (so-called “semi-automatic operation function”). ) May be included. Further, the automatic driving function is a function of automatically operating at least a part of the plurality of driven elements (hydraulic actuators) on the assumption that the operator does not operate the operating device 26 or remote control (so-called “fully automatic driving function”). ) May be included. In the shovel 100, when the fully automatic driving function is effective, the inside of the cabin 10 may be unmanned.
  • the automatic driving function allows the shovel 100 to recognize a gesture of a person such as an operator around the shovel 100, and at least a part of a plurality of driven elements (hydraulic actuators) depending on the content of the recognized gesture.
  • a function for automatically operating the device (“gesture operation function”) may be included.
  • the semi-automatic driving function, the fully automatic driving function, and the gesture operation function may include a mode in which the operation content of the operation element (hydraulic actuator) targeted for automatic operation is automatically determined according to a predetermined rule. ..
  • the shovel 100 autonomously makes various judgments, and in accordance with the judgment result, the operation element (hydraulic actuator) that is the target of the autonomous driving autonomously.
  • a mode in which the operation content of (3) is determined may be included.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams schematically showing an example of the configuration of the excavator 100 according to the present embodiment and another example, respectively.
  • the shovel 100 of FIGS. 2 and 3 has the same configuration except that the configuration of a machine guidance unit 50, which will be described later, included in the controller 30 is different.
  • FIG. 4 (FIGS. 4A and 4B) is a diagram showing a specific example of the relative positional relationship between the shovel 100 and the target construction surface.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of a state in which the upper revolving superstructure 3 of the shovel 100 is not directly facing the target construction surface
  • FIG. 4B is a diagram showing the upper revolving superstructure 3 of the shovel 100 on the target construction surface. It is a figure which shows an example of the state currently facing.
  • the mechanical power system, the hydraulic oil line, the pilot line, and the electric control system are shown by a double line, a solid line, a broken line, and a dotted line, respectively.
  • the construction completion area CS in the construction completion area CS, the construction of the target construction surface (for example, the upslope BS) in the construction target upslope surface ES is completed, that is, the target construction surface is completed.
  • the non-constructed region NS represents a non-constructed region, that is, a region where the target construction surface is not completed.
  • the cylindrical body CB is arranged so that its axis is along the normal direction to the target construction surface, and represents the normal direction of the target construction surface.
  • the drive system of the shovel 100 includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17.
  • the hydraulic drive system of the shovel 100 according to the present embodiment is, as described above, the traveling hydraulic motors 1L and 1R that hydraulically drive the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively.
  • a swing hydraulic motor 2A, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9 are included.
  • the engine 11 is a main power source in the hydraulic drive system, and is mounted on the rear part of the upper swing body 3, for example. Specifically, the engine 11 drives the main pump 14 and the pilot pump 15 under a direct or indirect control by the controller 30 described later to rotate at a constant target rotation speed.
  • the engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as a fuel.
  • the regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14. For example, the regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 according to a control command from the controller 30.
  • the regulator 13 includes, for example, regulators 13L and 13R as described later.
  • the main pump 14 is mounted on the rear part of the upper swing body 3 and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through the high-pressure hydraulic line.
  • the main pump 14 is driven by the engine 11 as described above.
  • the main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and the stroke length of the piston is adjusted by adjusting the tilt angle of the swash plate by the regulator 13 under the control of the controller 30 as described above.
  • the flow rate (discharge pressure) is controlled.
  • the main pump 14 includes, for example, main pumps 14L and 14R as described later.
  • the control valve 17 is, for example, a hydraulic control device that is mounted in the central portion of the upper swing body 3 and controls the hydraulic drive system according to an operator's operation of the operation device 26 or a remote operation. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line, and controls the hydraulic oil supplied from the main pump 14 according to the state of the operation or remote operation of the operating device 26. It is selectively supplied to the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9). Specifically, the control valve 17 includes control valves 171 to 176 that control the flow rate and the flowing direction of the hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator.
  • control valve 171 corresponds to the traveling hydraulic motor 1L
  • control valve 172 corresponds to the traveling hydraulic motor 1R
  • control valve 173 corresponds to the swing hydraulic motor 2A
  • the control valve 174 corresponds to the bucket cylinder 9
  • the control valve 175 corresponds to the boom cylinder 7
  • the control valve 176 corresponds to the arm cylinder 8.
  • the control valve 175 includes, for example, control valves 175L and 175R as described later
  • control valve 176 includes, for example, control valves 176L and 176R as described later. Details of the control valves 171 to 176 will be described later (see FIG. 5).
  • the operation system of the shovel 100 includes a pilot pump 15 and an operation device 26. Further, the operation system of the shovel 100 includes a shuttle valve 32 as a configuration related to the machine control function of the controller 30 described later.
  • the pilot pump 15 is mounted, for example, at the rear of the upper swing body 3 and supplies pilot pressure to the operating device 26 via the pilot line.
  • the pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.
  • the operation device 26 is provided in the vicinity of the cockpit of the cabin 10 and is an operation input means for an operator to operate various operation elements (the lower traveling structure 1, the upper revolving structure 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc.). Is. In other words, the operating device 26 operates the hydraulic actuators (that is, the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, etc.) that the operator drives the respective operating elements. It is an operation input means for performing.
  • the hydraulic actuators that is, the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, etc.
  • the operating device 26 is a hydraulic pilot type.
  • the operating device 26 is connected to the control valve 17 either directly through the secondary pilot line or indirectly through a shuttle valve 32 (described later) provided in the secondary pilot line.
  • a shuttle valve 32 described later
  • the pilot pressure according to the operating state of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the like in the operating device 26 can be input to the control valve 17. Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26.
  • the operation device 26 may be an electric type that outputs an electric signal (hereinafter, “operation signal”) corresponding to the operation content, instead of the hydraulic pilot type that outputs the pilot pressure.
  • operation signal an electric signal from the operating device 26 is input to the controller 30, and the controller 30 controls each of the control valves 171 to 176 in the control valve 17 according to the input electric signal, thereby operating the operating device.
  • the operation of various hydraulic actuators may be realized in accordance with the operation content of 26.
  • the control valves 171 to 176 in the control valve 17 may be electromagnetic solenoid type spool valves driven by a command from the controller 30.
  • a hydraulic control valve that operates according to an electric signal from the controller 30 (hereinafter, “operation control valve”) is arranged. May be.
  • the operating control valve may be, for example, the proportional valve 31, and the shuttle valve 32 is omitted.
  • the controller 30 controls the operation hydraulic control valve by an electric signal corresponding to the operation amount (for example, the lever operation amount) to control the pilot pressure. Increase or decrease.
  • the controller 30 can operate each of the control valves 171 to 176 according to the operation content of the operation device 26.
  • the operation control valve will be described on the assumption that it is the proportional valve 31.
  • the operation device 26 includes, for example, a lever device that operates the arm 5 (arm cylinder 8). Further, the operating device 26 includes, for example, lever devices 26A to 26C for operating the boom 4 (boom cylinder 7), the bucket 6 (bucket cylinder 9), and the upper swing body 3 (swing hydraulic motor 2A), respectively (FIG. 6). reference). The operating device 26 also includes, for example, a lever device and a pedal device that operate each of the pair of left and right crawlers (running hydraulic motors 1L and 1R) of the lower traveling body 1.
  • the shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs hydraulic oil having a pilot pressure higher than the pilot pressure input to the two inlet ports to the outlet port.
  • One of the two inlet ports of the shuttle valve 32 is connected to the operating device 26, and the other is connected to the proportional valve 31.
  • the outlet port of the shuttle valve 32 is connected to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 through the pilot line (see FIG. 4 for details). Therefore, shuttle valve 32 can cause the pilot pressure generated by operating device 26 or the pilot pressure generated by proportional valve 31 to be the higher one to act on the pilot port of the corresponding control valve.
  • the controller 30 to be described later outputs a pilot pressure higher than the secondary side pilot pressure output from the operating device 26 from the proportional valve 31, so that the corresponding control is performed regardless of the operation of the operating device 26 by the operator.
  • the valve can be controlled to control the operation of various operating elements.
  • the shuttle valve 32 includes, for example, shuttle valves 32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, 32CR, as described later.
  • the control system of the shovel 100 includes a controller 30, a discharge pressure sensor 28, an operating pressure sensor 29, proportional valves 31, 33, a display device 40, an input device 42, and an audio output device 43.
  • the controller 30 (an example of a control device) is provided in, for example, the cabin 10 and controls the drive of the shovel 100.
  • the function of the controller 30 may be realized by any hardware, software, or a combination thereof.
  • the controller 30 includes a memory device such as a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile auxiliary storage device such as a ROM (Read Only Memory), and an interface device for various input / output. It is mainly composed of a microcomputer.
  • the controller 30 realizes various functions by executing various programs installed in a non-volatile auxiliary storage device on the CPU, for example.
  • the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode or the like preset by a predetermined operation on the input device 42 by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant speed.
  • the controller 30 outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14.
  • the controller 30 may control the proportional valve 31 to realize the operation of the hydraulic actuator according to the operation content of the operating device 26 as described above.
  • the controller 30 may realize the remote control of the shovel 100 by using the proportional valve 31. Specifically, the controller 30 may output a control command corresponding to the content of the remote operation designated by the remote operation signal received from the external device to the proportional valve 31. Then, the proportional valve 31 outputs the pilot pressure corresponding to the control command from the controller 30, using the hydraulic oil supplied from the pilot pump 15, and outputs the pilot pressure to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17. Pressure may be applied. As a result, the content of the remote operation is reflected in the operation of the control valve 17, and the operation of the various operation elements (driven elements) according to the content of the remote operation is realized by the hydraulic actuator.
  • the controller 30 controls the peripheral monitoring function.
  • the perimeter monitoring function monitors the entry of an object to be monitored into a predetermined range around the excavator 100 (hereinafter, “monitoring range”) based on the information acquired by the imaging device S6.
  • the determination process of the entry of the monitoring target object into the monitoring range may be performed by the imaging device S6 or may be performed by the outside of the imaging device S6 (for example, the controller 30).
  • Objects to be monitored may include, for example, people, trucks, other construction machinery, utility poles, suspended loads, pylons, buildings and the like.
  • the controller 30 controls the object detection notification function.
  • the object detection / informing function the presence of an object to be monitored with respect to the operator in the cabin 10 or the vicinity of the excavator 100 is notified when the peripheral monitoring function determines that an object to be monitored exists in the monitoring range.
  • the controller 30 may realize the object detection notification function by using, for example, the display device 40 and the audio output device 43.
  • the controller 30 controls the operation limiting function.
  • the operation restriction function for example, the operation of the shovel 100 is restricted when the periphery monitoring function determines that an object to be monitored exists within the monitoring range.
  • the monitoring target is a person will be mainly described.
  • the controller 30 determines that an object to be monitored, such as a person, exists within a predetermined range (within the monitoring range) from the shovel 100 based on the information acquired by the imaging device S6 before the actuator operates, the controller 30 determines that the operator Even if the operating device 26 is operated, the operation of the actuator may be disabled or may be limited to the operation in the slow speed state. Specifically, when it is determined that a person is present within the monitoring range, the controller 30 can make the actuator inoperable by setting the gate lock valve in the locked state. In the case of the electric operating device 26, the actuator can be made inoperative by invalidating the signal from the controller 30 to the operating control valve (proportional valve 31).
  • the pilot pressure corresponding to the control command from the controller 30 is output and the pilot pressure is applied to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 (control valve for operation (proportional valve).
  • control valve for operation proportional valve
  • 31 control valve for operation
  • the control signal from the controller 30 to the operation control valve (proportional valve 31) is limited to a content corresponding to a relatively small pilot pressure, so that the operation of the actuator is at a very low speed.
  • the actuator is not driven even if the operating device 26 is operated, or the operation speed corresponding to the operation input to the operating device 26.
  • the actuator may be stopped by setting the gate lock valve in the locked state.
  • controller 30 may naturally apply the same operation restriction function as in the case of operating the operating device 26 when the shovel 100 is remotely operated.
  • the controller 30 controls, for example, a machine guidance function that guides the operator to manually operate the shovel 100.
  • the controller 30 controls, for example, a machine control function that automatically supports a manual operation of the shovel 100 by an operator. That is, the controller 30 includes the machine guidance unit 50 as a functional unit related to the machine guidance function and the machine control function.
  • controller 30 may be realized by another controller (control device). That is, the function of the controller 30 may be realized in a mode in which it is distributed by a plurality of controllers.
  • the machine guidance function and the machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).
  • the discharge pressure sensor 28 detects the discharge pressure of the main pump 14. A detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 28 is fetched by the controller 30.
  • the discharge pressure sensor 28 includes, for example, discharge pressure sensors 28L and 28R as described later.
  • the operation pressure sensor 29 operates the pilot pressure on the secondary side of the operation device 26, that is, the operation state (for example, the operation direction, the operation amount, etc.) related to each operating element (that is, the hydraulic actuator) of the operation device 26. Detect the pilot pressure corresponding to the operation content). The detection signal of the pilot pressure corresponding to the operation state of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the like in the operating device 26 by the operation pressure sensor 29 is fetched by the controller 30.
  • the operation pressure sensor 29 includes operation pressure sensors 29A to 29C, for example, as described later.
  • the operation pressure sensor 29 another sensor capable of detecting the operation state of each operating element of the operation device 26, for example, the operation amount (tilt amount) and the tilt direction of the lever devices 26A to 26C can be detected.
  • An encoder, a potentiometer, or the like may be provided. Further, when the operating device 26 is an electric type, the operating pressure sensor 29 is omitted.
  • the proportional valve 31 is provided in the pilot line that connects the pilot pump 15 and the shuttle valve 32.
  • the proportional valve 31 is configured so that its flow passage area (cross-sectional area through which hydraulic oil can flow) can be changed, for example.
  • the proportional valve 31 operates according to a control command input from the controller 30.
  • the controller 30 controls the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the proportional valve 31 and the hydraulic oil. It can be supplied to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32.
  • the proportional valve 31 includes, for example, proportional valves 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL and 31CR, as described later.
  • the proportional valve 33 is provided in the pilot line that connects the operating device 26 and the shuttle valve 32.
  • the proportional valve 33 is configured so that its flow passage area can be changed, for example.
  • the proportional valve 33 operates according to a control command input from the controller 30.
  • the controller 30 can forcibly reduce the pilot pressure output from the operating device 26 when the operating device 26 (specifically, the lever devices 26A to 26C) is operated by the operator. .. Therefore, the controller 30 can forcibly suppress or stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the operation of the operating device 26 even when the operating device 26 is being operated. Further, for example, even when the operating device 26 is operated, the controller 30 can reduce the pilot pressure output from the operating device 26 to be lower than the pilot pressure output from the proportional valve 31.
  • the controller 30 ensures that a desired pilot pressure is applied to the pilot port of the control valve in the control valve 17 regardless of the operation content of the operating device 26, for example. Can be operated. Therefore, the controller 30 can appropriately realize the automatic operation function and the remote operation function of the shovel 100 by controlling the proportional valve 33 in addition to the proportional valve 31, for example.
  • the proportional valve 33 includes proportional valves 33AL, 33AR, 33BL, 33BR, 33CL and 33CR, as described later.
  • the display device 40 is provided at a location in the cabin 10 where it can be easily seen by a seated operator, and displays various information images under the control of the controller 30.
  • the display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as a CAN (Controller Area Network), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.
  • CAN Controller Area Network
  • the input device 42 is provided within a reach of a seated operator in the cabin 10, receives various operation inputs from the operator, and outputs signals corresponding to the operation inputs to the controller 30.
  • the input device 42 is a touch panel mounted on the display of the display device 40 that displays various information images, a knob switch provided at the tip of the lever portion of the lever devices 26A to 26C, a button switch installed around the display device 40, Includes levers, toggles, rotary dials, etc.
  • a signal corresponding to the operation content of the input device 42 is fetched by the controller 30.
  • the audio output device 43 is provided, for example, in the cabin 10, is connected to the controller 30, and outputs a predetermined sound under the control of the controller 30.
  • the audio output device 43 is, for example, a speaker or a buzzer.
  • the voice output device 43 outputs various kinds of information in response to a voice output command from the controller 30.
  • the storage device 47 is provided in the cabin 10, for example, and stores various information under the control of the controller 30.
  • the storage device 47 is, for example, a nonvolatile storage medium such as a semiconductor memory.
  • the storage device 47 may store information output by various devices during the operation of the shovel 100, or may store information acquired via the various devices before the operation of the shovel 100 is started.
  • the storage device 47 may store, for example, data regarding the target construction surface acquired via the communication device T1 or the like, or set via the input device 42 or the like.
  • the target construction surface may be set (saved) by the operator of the shovel 100, or may be set by the construction manager or the like.
  • the boom angle sensor S1 is attached to the boom 4, and the elevation angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 (hereinafter, “boom angle”), for example, of the boom 4 with respect to the swing plane of the upper swing body 3 in a side view.
  • the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends is detected.
  • the boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit).
  • the boom angle sensor S1 may include a potentiometer using a variable resistor, a cylinder sensor that detects the stroke amount of the hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, and the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3.
  • the detection signal corresponding to the boom angle from the boom angle sensor S1 is fetched by the controller 30.
  • the arm angle sensor S2 is attached to the arm 5 and is a rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 (hereinafter, “arm angle”), for example, the arm 5 with respect to a straight line connecting fulcrums at both ends of the boom 4 in a side view.
  • arm angle a rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4
  • the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends of is detected.
  • the detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is fetched by the controller 30.
  • the bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6 and rotates with respect to the arm 5 of the bucket 6 (hereinafter referred to as “bucket angle”), for example, the bucket 6 with respect to a straight line connecting fulcrums at both ends of the arm 5 in a side view.
  • the angle formed by the straight line connecting the fulcrum and the tip (blade) is detected.
  • the detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is fetched by the controller 30.
  • the airframe inclination sensor S4 detects the inclination state of the airframe (the upper swing body 3 or the lower traveling body 1) with respect to the horizontal plane.
  • the machine body tilt sensor S4 is attached to, for example, the upper swing body 3 and tilts about two axes of the shovel 100 (that is, the upper swing body 3) in the front-rear direction and the left-right direction (hereinafter, "front-back tilt angle” and "left-right tilt angle”). Tilt angle ").
  • the machine body tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a 6-axis sensor, an IMU, and the like.
  • the detection signals corresponding to the tilt angles (forward and backward tilt angles and left and right tilt angles) of the machine body tilt sensor S4 are fetched by the controller 30.
  • the turning state sensor S5 outputs detection information regarding the turning state of the upper-part turning body 3.
  • the turning state sensor S5 detects, for example, a turning angular velocity and a turning angle of the upper-part turning body 3.
  • the turning state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, and the like.
  • the detection signal corresponding to the turning angle and the turning angular velocity of the upper turning body 3 by the turning state sensor S5 is fetched by the controller 30.
  • the imaging device S6 images the area around the shovel 100.
  • the imaging device S6 includes a camera S6F that images the front of the shovel 100, a camera S6L that images the left side of the shovel 100, a camera S6R that images the right side of the shovel 100, and a camera S6B that images the rear of the shovel 100. ..
  • the camera S6F is mounted, for example, on the ceiling of the cabin 10, that is, inside the cabin 10.
  • the camera S6F may be attached to the outside of the cabin 10, such as the roof of the cabin 10 or the side surface of the boom 4.
  • the camera S6L is attached to, for example, the upper left end of the upper swing body 3, the camera S6R is attached to the upper right end of the upper swing body 3, and the camera S6B is attached to the upper rear end of the upper swing body 3, for example. Has been.
  • the imaging device S6 is an example of a space recognition device that acquires information for recognizing the surroundings of the shovel 100.
  • the imaging device S6 (cameras S6F, S6B, S6L, S6R) is, for example, a monocular wide-angle camera having a very wide angle of view. Further, the imaging device S6 may be a stereo camera, a distance image camera, or the like.
  • the image captured by the image capturing device S6 is captured by the controller 30 via the display device 40.
  • the imaging device S6 may also function as an object detection device that detects an object around the shovel 100 based on the acquired image information.
  • the imaging device S6 may detect an object existing around the shovel 100.
  • the object to be detected may include, for example, a person, an animal, a vehicle, a construction machine, a building, a hole, or the like.
  • the imaging device S6 may calculate the distance from the imaging device S6 or the shovel 100 to the recognized object.
  • the imaging device S6 as the object detection device may include, for example, a stereo camera, a distance image sensor, or the like.
  • imaging device S6 for example, another space recognition device such as an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a LIDAR (Light Detecting and Ranging), an infrared sensor, or an object detection device may be provided. Good.
  • imaging device S6 may be directly connected to the controller 30 so as to be able to communicate therewith.
  • the positioning device P1 measures the position and orientation of the upper swing body 3.
  • the positioning device P1 is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) compass, detects the position and orientation of the upper swing body 3, and a detection signal corresponding to the position and orientation of the upper swing body 3 is captured by the controller 30. .. Further, among the functions of the positioning device P1, the function of detecting the orientation of the upper swing body 3 may be replaced by the azimuth sensor attached to the upper swing body 3.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the communication device T1 communicates with an external device through a predetermined network including a mobile communication network having a base station as a terminal, a satellite communication network, an internet network, and the like.
  • the communication device T1 is, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), 5G (5th Generation), or satellite communication for connecting to a satellite communication network. Modules, etc.
  • the machine guidance unit 50 executes, for example, control of the shovel 100 regarding the machine guidance function.
  • the machine guidance unit 50 conveys work information such as the distance between the target construction surface and the tip of the attachment, specifically, the work site of the end attachment, to the operator through the display device 40, the voice output device 43, and the like. ..
  • the data regarding the target construction surface is stored in advance in the storage device 47, for example, as described above.
  • the data regarding the target construction surface is expressed in, for example, a reference coordinate system.
  • the reference coordinate system is, for example, the world geodetic system.
  • the World Geodetic System is a three-dimensional orthogonal system with the origin at the center of gravity of the earth, the X axis at the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y axis at 90 degrees east longitude, and the Z axis at the North Pole. It is an XYZ coordinate system.
  • the operator may set an arbitrary point on the construction site as a reference point, and set the target construction surface through the input device 42 based on the relative positional relationship with the reference point.
  • the work site of the bucket 6 is, for example, the toe of the bucket 6 or the back surface of the bucket 6. Further, when, for example, a breaker is adopted as the end attachment instead of the bucket 6, the tip end of the breaker corresponds to the work site.
  • the machine guidance unit 50 notifies the operator of work information through the display device 40, the voice output device 43, etc., and guides the operator to operate the shovel 100 through the operation device 26.
  • the machine guidance unit 50 executes, for example, control of the excavator 100 regarding the machine control function.
  • the machine guidance unit 50 for example, at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the target construction surface and the tip position of the bucket 6 match when the operator is manually performing the excavation operation. May operate automatically.
  • the machine guidance unit 50 receives information from the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the body tilt sensor S4, the turning state sensor S5, the imaging device S6, the positioning device P1, the communication device T1, the input device 42, and the like. get. Then, the machine guidance unit 50 calculates, for example, the distance between the bucket 6 and the target construction surface based on the acquired information, and the bucket from the voice output from the voice output device 43 and the image displayed on the display device 40. 6 to notify the operator of the distance between the target construction surface and the tip of the attachment (specifically, the working portion such as the toe of the bucket 6 or the back surface) matches the target construction surface, Automatically control the movement of attachments.
  • the machine guidance unit 50 includes a position calculation unit 51, a distance calculation unit 52, an information transmission unit 53, and an automatic control unit 54 as a detailed functional configuration related to the machine guidance function and the machine control function.
  • the position calculation unit 51 calculates the position of a predetermined positioning target. For example, the position calculation unit 51 calculates the coordinate points in the reference coordinate system of the tip portion of the attachment, specifically, the work site such as the toes and the back surface of the bucket 6. Specifically, the position calculation unit 51 calculates the coordinate point of the work site of the bucket 6 from the elevation angles (boom angle, arm angle, and bucket angle) of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6.
  • the elevation angles boost angle, arm angle, and bucket angle
  • the distance calculation unit 52 calculates the distance between two positioning targets. For example, the distance calculation unit 52 calculates the distance between the tip end portion of the attachment, specifically, the work site such as the toe or back surface of the bucket 6 and the target construction surface. Further, the distance calculation unit 52 may calculate an angle (relative angle) between the target construction surface and the back surface of the bucket 6 as a work site.
  • the information transmitting unit 53 transmits (notifies) various information to the operator of the shovel 100 through a predetermined notifying means such as the display device 40 and the voice output device 43.
  • the information transmission unit 53 notifies the operator of the shovel 100 of the magnitude (degree) of various distances calculated by the distance calculation unit 52.
  • at least one of the visual information from the display device 40 and the auditory information from the audio output device 43 is used to notify the operator of the distance (size) between the tip of the bucket 6 and the target construction surface.
  • the information transmitting unit 53 uses at least one of the visual information from the display device 40 and the auditory information from the audio output device 43 to determine the relative angle (the magnitude of the relative angle between the back surface of the bucket 6 as the work site and the target construction surface. May be transmitted to the operator.
  • the information transmitting unit 53 uses the intermittent sound from the voice output device 43 to notify the operator of the magnitude of the distance (for example, the vertical distance) between the work site of the bucket 6 and the target construction surface.
  • the information transmitting unit 53 may shorten the interval between the intermittent sounds as the vertical distance becomes shorter, and may increase the interval between the intermittent sounds as the vertical distance increases.
  • the information transmitting unit 53 may use a continuous sound, or may indicate the difference in the vertical distance while changing the pitch, strength, etc. of the sound.
  • the information transmitting unit 53 may issue an alarm through the voice output device 43 when the tip of the bucket 6 is located at a position lower than the target construction surface, that is, when it exceeds the target construction surface.
  • the alarm is, for example, a continuous sound that is significantly louder than the intermittent sound.
  • the information transmission unit 53 determines the distance between the tip of the attachment, specifically, the work site of the bucket 6 and the target construction surface, and the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target construction surface.
  • the size and the like may be displayed on the display device 40 as work information.
  • the display device 40 displays the work information received from the information transmission unit 53, for example, together with the image data received from the imaging device S6.
  • the information transmission unit 53 may transmit the magnitude of the vertical distance to the operator by using, for example, an image of an analog meter or an image of a bar graph indicator.
  • the automatic control unit 54 automatically supports the manual operation of the shovel 100 by the operator by automatically operating the actuator. Specifically, as described later, the automatic control unit 54 controls the control valves (specifically, the control valves) corresponding to the plurality of hydraulic actuators (specifically, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, and the bucket cylinder 9). The pilot pressures acting on control valve 173, control valves 175L, 175R, and 174) can be individually and automatically adjusted. Accordingly, the automatic control unit 54 can automatically operate each hydraulic actuator.
  • the control related to the machine control function by the automatic control unit 54 may be executed, for example, when a predetermined switch included in the input device 42 is pressed.
  • the predetermined switch is, for example, a machine control switch (hereinafter, “MC (Machine Control) switch”), and a grip portion by an operator of the operation device 26 (for example, a lever device corresponding to the operation of the arm 5) as a knob switch. It may be arranged at the tip of.
  • MC Machine Control
  • the following description will be given on the assumption that the machine control function is valid when the MC switch is pressed.
  • the automatic control unit 54 automatically operates at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 in accordance with the operation of the arm cylinder 8 in order to support excavation work and shaping work.
  • the automatic control unit 54 when the operator manually performs the closing operation of the arm 5 (hereinafter, “arm closing operation”), the target construction surface and the work site such as the toe and the back surface of the bucket 6
  • arm closing operation the closing operation of the arm 5
  • At least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 is automatically expanded and contracted so that the position of the boom cylinder 7 and that of the bucket cylinder 9 match.
  • the operator can close the arm 5 by simply closing the lever device corresponding to the operation of the arm 5 while closing the toe of the bucket 6 and the target construction surface.
  • the automatic control unit 54 may automatically rotate the swing hydraulic motor 2A (an example of an actuator) in order to make the upper swing body 3 face the target construction surface. ..
  • the control by the controller 30 (automatic control unit 54) to make the upper revolving superstructure 3 face the target construction surface will be referred to as “face-up control”.
  • face-up control the control by the controller 30 (automatic control unit 54) to make the upper revolving superstructure 3 face the target construction surface.
  • face-up control the operator or the like can perform the target construction of the upper revolving structure 3 simply by pressing a predetermined switch, or by operating a lever device 26C, which will be described later, corresponding to the turning operation while the switch is being pressed. You can face the surface. Further, the operator can make the upper swing body 3 face the target construction surface and start the machine control function relating to the excavation work of the target construction surface and the like just by pressing the MC switch.
  • the tip of the attachment (for example, the toe or the back surface as the working portion of the bucket 6) is attached to the target construction surface according to the operation of the attachment.
  • This is a state in which it can be moved along the inclination direction of the upslope BS).
  • an attachment operating surface (attachment operating surface) AF perpendicular to the turning plane SF of the excavator 100. Is a state including the normal line of the target construction surface corresponding to the cylindrical body CB (in other words, a state along the normal line).
  • the tip of the attachment should move the target construction surface in the tilt direction. I can't. Therefore, as a result, the shovel 100 cannot properly construct the target construction surface.
  • the automatic control unit 54 can cause the upper-part turning body 3 to face directly by automatically rotating the turning hydraulic motor 2A as shown in FIG. 4B. As a result, the shovel 100 can appropriately construct the target construction surface.
  • the automatic control unit 54 determines, for example, a vertical distance between the coordinate point at the left end of the toe of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter, “vertical distance at the left end”) and a right end of the toe of the bucket 6.
  • vertical distance at the left end a vertical distance between the coordinate point at the left end of the toe of the bucket 6 and the target construction surface
  • right end vertical distance a vertical distance between the coordinate points and the target construction surface
  • the automatic control unit 54 does not determine that the left end vertical distance is equal to the right end vertical distance (that is, the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance is zero), but the difference is equal to or less than a predetermined value.
  • it becomes it may be determined that the shovel 100 is facing the target construction surface.
  • the automatic control unit 54 may operate the swing hydraulic motor 2A in the facing control, for example, based on the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance. Specifically, when the lever device 26C corresponding to the turning operation is operated while a predetermined switch such as the MC switch is pressed down, the lever device 26C is moved in the direction in which the upper-part turning body 3 faces the target construction surface. It is determined whether or not it has been operated. For example, when the lever device 26C is operated in a direction in which the vertical distance between the toe of the bucket 6 and the target construction surface (up slope) increases, the automatic control unit 54 does not execute the facing control.
  • the automatic control unit 54 executes the facing control.
  • the automatic control unit 54 can operate the swing hydraulic motor 2A so that the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance becomes small.
  • the automatic control unit 54 stops the swing hydraulic motor 2A.
  • the automatic control unit 54 sets a turning angle at which the difference is equal to or less than a predetermined value or becomes zero as a target angle, and the target angle and the current turning angle (specifically, based on the detection signal of the turning state sensor S5).
  • the operation control of the swing hydraulic motor 2A may be performed so that the angle difference from the detected value) becomes zero.
  • the turning angle is, for example, the angle of the front-rear axis of the upper turning body 3 with respect to the reference direction.
  • the automatic control unit 54 performs the facing control with the turning electric motor (an example of the actuator) as a control target. ..
  • the machine guidance unit 50 may further include a turning angle calculation unit 55 and a relative angle calculation unit 56.
  • the turning angle calculation unit 55 calculates the turning angle of the upper turning body 3. Thereby, the controller 30 can specify the current orientation of the upper swing body 3.
  • the turning angle calculation unit 55 calculates, for example, the angle of the front-rear axis of the upper turning body 3 with respect to the reference direction as the turning angle based on the output signal of the GNSS compass included in the positioning device P1. Further, the turning angle calculation unit 55 may calculate the turning angle based on the detection signal of the turning state sensor S5. When the reference point is set at the construction site, the turning angle calculation unit 55 may set the direction in which the reference point is viewed from the turning axis as the reference direction.
  • the turning angle indicates the direction in which the attachment operating surface extends with respect to the reference direction.
  • the attachment operating surface is, for example, a virtual plane that vertically cuts the attachment, and is arranged so as to be perpendicular to the turning plane.
  • the turning plane is, for example, an imaginary plane including the bottom surface of the turning frame perpendicular to the turning axis. For example, when the controller 30 (machine guidance unit 50) determines that the attachment operation surface includes the normal line of the target construction surface, the controller 30 determines that the upper swing body 3 faces the target construction surface.
  • the relative angle calculation unit 56 calculates the turning angle (relative angle) required to make the upper-part turning body 3 face the target construction surface.
  • the relative angle is formed, for example, between the direction of the front-rear axis of the upper revolving structure 3 when the upper revolving structure 3 faces the target construction surface and the current direction of the front-rear axis of the upper revolving structure 3. It is a relative angle.
  • the relative angle calculation unit 56 calculates the relative angle based on, for example, the data regarding the target construction surface stored in the storage device 47 and the turning angle calculated by the turning angle calculation unit 55.
  • the automatic control unit 54 When the lever device 26C corresponding to the turning operation is operated while a predetermined switch such as the MC switch is pressed down, the automatic control unit 54 is turned in a direction in which the upper-part turning body 3 faces the target construction surface. Judge whether or not. When the automatic control unit 54 determines that the upper revolving structure 3 has been swung in the direction to face the target construction surface, the automatic control unit 54 sets the relative angle calculated by the relative angle calculation unit 56 as the target angle. When the change in the turning angle after the lever device 26C is operated reaches the target angle, the automatic control unit 54 determines that the upper-part turning body 3 faces the target construction surface, and the turning hydraulic motor 2A operates. You may stop the movement. Thereby, the automatic control unit 54 can make the upper swing body 3 face the target construction surface directly on the premise of the configuration shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the hydraulic system of the shovel 100 according to the present embodiment.
  • the hydraulic system realized by the hydraulic circuit circulates the hydraulic oil from each of the main pumps 14L and 14R driven by the engine 11 to the hydraulic oil tank via the center bypass oil passages C1L and C1R and the parallel oil passages C2L and C2R.
  • the center bypass oil passage C1L starts from the main pump 14L and sequentially passes through the control valves 171, 173, 175L, 176L arranged in the control valve 17, and reaches the hydraulic oil tank.
  • the center bypass oil passage C1R starts from the main pump 14R and sequentially passes through the control valves 172, 174, 175R and 176R arranged in the control valve 17, and reaches the hydraulic oil tank.
  • the control valve 171 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the traveling hydraulic motor 1L and discharges the hydraulic oil discharged by the traveling hydraulic motor 1L to the hydraulic oil tank.
  • the control valve 172 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the traveling hydraulic motor 1R and discharges the hydraulic oil discharged by the traveling hydraulic motor 1R to the hydraulic oil tank.
  • the control valve 173 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A and discharges the hydraulic oil discharged by the swing hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank.
  • the control valve 174 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and discharges the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.
  • the control valves 175L and 175R are spool valves that supply the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank.
  • the control valves 176L and 176R respectively supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the arm cylinder 8 and discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.
  • the control valves 171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, 176R respectively adjust the flow rate of the hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic actuator according to the pilot pressure acting on the pilot port, and the flow direction. To switch.
  • the parallel oil passage C2L supplies the hydraulic oil of the main pump 14L to the control valves 171, 173, 175L, 176L in parallel with the center bypass oil passage C1L.
  • the parallel oil passage C2L branches from the center bypass oil passage C1L on the upstream side of the control valve 171, and supplies the hydraulic oil of the main pump 14L in parallel to each of the control valves 171, 173, 175L, and 176R. Configured to be possible.
  • the parallel oil passage C2L supplies the working oil to the control valve further downstream when the flow of the working oil passing through the center bypass oil passage C1L is restricted or cut off by any of the control valves 171, 173, 175L. it can.
  • the parallel oil passage C2R supplies the working oil of the main pump 14R to the control valves 172, 174, 175R, 176R in parallel with the center bypass oil passage C1R.
  • the parallel oil passage C2R branches from the center bypass oil passage C1R on the upstream side of the control valve 172, and supplies the hydraulic oil of the main pump 14R in parallel to each of the control valves 172, 174, 175R, and 176R. Configured to be possible.
  • the parallel oil passage C2R can supply the working oil to the control valve on the further downstream side when the flow of the working oil passing through the center bypass oil passage C1R is restricted or interrupted by any of the control valves 172, 174, 175R.
  • the regulators 13L and 13R adjust the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R by adjusting the tilt angles of the swash plates of the main pumps 14L and 14R.
  • the discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the main pump 14L, and a detection signal corresponding to the detected discharge pressure is fetched by the controller 30. The same applies to the discharge pressure sensor 28R. As a result, the controller 30 can control the regulators 13L and 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L and 14R.
  • negative control throttles 18L and 18R are provided between the most downstream control valves 176L and 176R and the hydraulic oil tank.
  • negative control throttles 18L and 18R generate control pressure (hereinafter, “negative control pressure") for controlling the regulators 13L and 13R.
  • the negative control pressure sensors 19L and 19R detect the negative control pressure, and a detection signal corresponding to the detected negative control pressure is fetched by the controller 30.
  • the controller 30 may control the regulators 13L and 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L and 14R detected by the discharge pressure sensors 28L and 28R, and adjust the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R. For example, the controller 30 may decrease the discharge amount by controlling the regulator 13L and adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14L according to the increase in the discharge pressure of the main pump 14L. The same applies to the regulator 13R. As a result, the controller 30 controls the total horsepower of the main pumps 14L and 14R so that the absorbed horsepower of the main pumps 14L and 14R represented by the product of the discharge pressure and the discharge amount does not exceed the output horsepower of the engine 11. be able to.
  • the controller 30 may adjust the discharge amount of the main pumps 14L, 14R by controlling the regulators 13L, 13R according to the negative control pressures detected by the negative control pressure sensors 19L, 19R. For example, the controller 30 decreases the discharge amount of the main pumps 14L and 14R as the negative control pressure increases, and increases the discharge amount of the main pumps 14L and 14R as the negative control pressure decreases.
  • the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R flows through the center bypass oil passages C1L and C1R. It passes through to the negative control diaphragms 18L and 18R.
  • the flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R increases the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L and 18R.
  • the controller 30 reduces the discharge amount of the main pumps 14L and 14R to the allowable minimum discharge amount, and suppresses the pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass oil passages C1L and C1R. ..
  • the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R flows into the operation target hydraulic actuator via the control valve corresponding to the operation target hydraulic actuator. Then, the flow of the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R reduces or disappears the amount reaching the negative control throttles 18L, 18R, and lowers the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 can increase the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R, circulate sufficient hydraulic oil in the operation target hydraulic actuator, and reliably drive the operation target hydraulic actuator.
  • FIG. 6A to 6C are diagrams schematically showing an example of components of an operation system relating to the boom 4, the bucket 6, and the upper swing body 3 in the hydraulic system of the shovel 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example of a pilot circuit that applies pilot pressure to the control valves 175L and 175R that hydraulically control the boom cylinder 7.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of a pilot circuit that applies pilot pressure to the control valve 174 that hydraulically controls the bucket cylinder 9.
  • FIG. 6C is a diagram showing an example of a pilot circuit that applies pilot pressure to the control valve 173 that hydraulically controls the swing hydraulic motor 2A.
  • the lever device 26A is used by an operator or the like to operate the boom cylinder 7 corresponding to the boom 4.
  • the lever device 26A uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the operation content to the secondary side.
  • the shuttle valve 32AL has two inlet ports corresponding to an operation in the raising direction of the boom 4 (hereinafter, "boom raising operation"), a pilot line on the secondary side of the lever device 26A, and a secondary valve of the proportional valve 31AL. Connected to the pilot line on the side, and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 175L and the pilot port on the left side of the control valve 175R.
  • boom raising operation an operation in the raising direction of the boom 4
  • pilot line on the secondary side of the lever device 26A Connected to the pilot line on the side, and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 175L and the pilot port on the left side of the control valve 175R.
  • the two inlet ports respectively correspond to the operation of the boom 4 in the lowering direction (hereinafter, "boom lowering operation"), the pilot line on the secondary side of the lever device 26A, and the secondary valve of the proportional valve 31AR. Connected to the pilot line on the side, and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 175R.
  • the lever device 26A causes the pilot pressure corresponding to the operation content (for example, the operation direction and the operation amount) to act on the pilot ports of the control valves 175L and 175R via the shuttle valves 32AL and 32AR.
  • the lever device 26A outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32AL, and the shuttle valve 32AL is used to output the pilot pressure to the right side of the control valve 175L. And the pilot port on the left side of the control valve 175R.
  • the lever device 26A when the boom device is operated to lower the boom, the lever device 26A outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32AR, and via the shuttle valve 32AR, the pilot port on the right side of the control valve 175R. To act on.
  • the proportional valve 31AL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31AL uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other inlet port of the shuttle valve 32AL. As a result, the proportional valve 31AL can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 175L and the pilot port on the left side of the control valve 175R via the shuttle valve 32AL.
  • the proportional valve 31AR operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31AR outputs the pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other inlet port of the shuttle valve 32AR by using the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15. Thereby, the proportional valve 31AR can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 175R via the shuttle valve 32AR.
  • the proportional valves 31AL and 31AR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valves 175L and 175R can be stopped at arbitrary valve positions regardless of the operating state of the lever device 26A.
  • the proportional valve 33AL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, when the control current from the controller 30 is not input, the proportional valve 33AL outputs the pilot pressure corresponding to the boom raising operation of the lever device 26A to the secondary side as it is. On the other hand, when the control current from the controller 30 is input, the proportional valve 33AL reduces the pilot pressure of the pilot line on the secondary side corresponding to the boom raising operation of the lever device 26A to an extent according to the control current, and reduces the pressure. The pilot pressure is output to one inlet port of the shuttle valve 32AL.
  • the proportional valve 33AL forcibly suppresses or stops the operation of the boom cylinder 7 corresponding to the boom raising operation, if necessary, even when the boom raising operation is being performed by the lever device 26A. It can be done. Further, the proportional valve 33AL changes the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valve 32AL from the proportional valve 31AL to the other inlet of the shuttle valve 32AL even when the boom raising operation is performed by the lever device 26A. It can be lower than the pilot pressure acting on the port. Therefore, the controller 30 can control the proportional valve 31AL and the proportional valve 33AL to reliably apply a desired pilot pressure to the boom raising side pilot ports of the control valves 175L and 175R.
  • the proportional valve 33AR operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, when the control current from the controller 30 is not input, the proportional valve 33AR outputs the pilot pressure corresponding to the boom lowering operation of the lever device 26A to the secondary side as it is. On the other hand, when the control current from the controller 30 is input, the proportional valve 33AR reduces the pilot pressure in the pilot line on the secondary side corresponding to the boom lowering operation of the lever device 26A to a degree corresponding to the control current, and reduces the pressure. The pilot pressure is output to one inlet port of the shuttle valve 32AR.
  • the proportional valve 33AR forcibly suppresses or stops the operation of the boom cylinder 7 corresponding to the boom lowering operation as necessary, even when the boom lowering operation is being performed by the lever device 26A. It can be done. Further, the proportional valve 33AR changes the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valve 32AR from the proportional valve 31AR to the other inlet of the shuttle valve 32AR even when the boom lowering operation is performed by the lever device 26A. It can be lower than the pilot pressure acting on the port. Therefore, the controller 30 can control the proportional valve 31AR and the proportional valve 33AR to surely apply a desired pilot pressure to the boom lowering pilot ports of the control valves 175L and 175R.
  • the proportional valves 33AL and 33AR can forcibly suppress or stop the operation of the boom cylinder 7 corresponding to the operating state of the lever device 26A. Further, the proportional valves 33AL, 33AR reduce the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valves 32AL, 32AR, and the pilot pressures of the proportional valves 31AL, 31AR are reliably controlled through the shuttle valves 32AL, 32AR to the control valves 175L, 175R. Can be assisted to act on the pilot port.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31AR instead of controlling the proportional valve 33AL to forcibly suppress or stop the operation of the boom cylinder 7 corresponding to the boom raising operation of the lever device 26A. May be.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31AR when a boom raising operation is performed by the lever device 26A, and the proportional valve 31AR is provided to the pilot ports on the boom lowering side of the control valves 175L and 175R via the shuttle valve 32AR. Pilot pressure may be applied.
  • the pilot device controls the pilot valves to the boom lowering pilot ports of the control valves 175L and 175R so as to oppose the pilot pressure acting on the boom raising side pilot ports of the control valves 175L and 175R from the lever device 26A via the shuttle valve 32AL. Pressure acts. Therefore, the controller 30 can force the control valves 175L and 175R to approach the neutral position to suppress or stop the operation of the boom cylinder 7 corresponding to the boom raising operation of the lever device 26A. Similarly, the controller 30 controls the proportional valve 31AL instead of controlling the proportional valve 33AR to forcibly suppress or stop the operation of the boom cylinder 7 corresponding to the boom lowering operation of the lever device 26A. You may.
  • the operation pressure sensor 29A detects the operation content of the lever device 26A by the operator in the form of pressure (operation pressure), and a detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp the operation content with respect to the lever device 26A.
  • the controller 30 controls the hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 via the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL, regardless of the boom raising operation of the lever device 26A by the operator, and the pilot port on the right side of the control valve 175L. It can be supplied to the pilot port on the left side of the valve 175R. Further, the controller 30 causes the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to flow through the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR to the pilot port on the right side of the control valve 175R, regardless of the boom lowering operation of the lever device 26A by the operator. Can be supplied to. That is, the controller 30 can automatically control the raising and lowering operation of the boom 4 and realize the automatic operation function and the remote operation function of the shovel 100.
  • the lever device 26B is used by an operator or the like to operate the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket 6.
  • the lever device 26B uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the operation content to the secondary side.
  • the two inlet ports respectively correspond to the operation in the closing direction of the bucket 6 (hereinafter, “bucket closing operation"), the pilot line on the secondary side of the lever device 26B, and the secondary valve of the proportional valve 31BL. Connected to the pilot line on the side, and the outlet port is connected to the pilot port on the left side of the control valve 174.
  • the two inlet ports respectively correspond to the operation in the opening direction of the bucket 6 (hereinafter, “bucket opening operation"), the pilot line on the secondary side of the lever device 26B, and the secondary valve of the proportional valve 31BR. Connected to the pilot line on the side, and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 174.
  • the lever device 26B causes the pilot pressure according to the operation content to act on the pilot port of the control valve 174 via the shuttle valves 32BL and 32BR. Specifically, when the bucket device is closed, the lever device 26B outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32BL, and the left side of the control valve 174 is left via the shuttle valve 32BL. Act on the pilot port of. Further, when the bucket device is operated to open, the lever device 26B outputs the pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32BR, and via the shuttle valve 32BR, the pilot port on the right side of the control valve 174. To act on.
  • the proportional valve 31BL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31BL outputs the pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32BL using the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15. Accordingly, the proportional valve 31BL can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the control valve 174 via the shuttle valve 32BL.
  • the proportional valve 31BR operates according to the control current output by the controller 30. Specifically, the proportional valve 31BR outputs the pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32BR using the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15. Accordingly, the proportional valve 31BR can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 174 via the shuttle valve 32BR.
  • the proportional valves 31BL and 31BR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valve 174 can be stopped at any valve position regardless of the operating state of the lever device 26B.
  • the proportional valve 33BL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, when the control current from the controller 30 is not input, the proportional valve 33BL outputs the pilot pressure corresponding to the bucket closing operation of the lever device 26B to the secondary side as it is. On the other hand, when the control current from the controller 30 is input, the proportional valve 33BL reduces the pilot pressure of the pilot line on the secondary side corresponding to the bucket closing operation of the lever device 26B to a degree according to the control current, and reduces the pressure. The pilot pressure is output to one inlet port of the shuttle valve 32BL.
  • the proportional valve 33BL forcibly suppresses or stops the operation of the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket closing operation, if necessary, even when the bucket closing operation is performed by the lever device 26B. It can be done. Further, the proportional valve 33BL changes the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valve 32BL from the proportional valve 31BL to the other inlet of the shuttle valve 32BL even when the bucket device is closed by the lever device 26B. It can be lower than the pilot pressure acting on the port. Therefore, the controller 30 can control the proportional valve 31BL and the proportional valve 33BL to surely apply a desired pilot pressure to the bucket closing side pilot port of the control valve 174.
  • the proportional valve 33BR operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, when the control current from the controller 30 is not input, the proportional valve 33BR outputs the pilot pressure corresponding to the bucket opening operation of the lever device 26B to the secondary side as it is. On the other hand, when the control current from the controller 30 is input, the proportional valve 33BR reduces the pilot pressure of the pilot line on the secondary side corresponding to the bucket opening operation of the lever device 26B to an extent corresponding to the control current, and reduces the pressure. The pilot pressure is output to one inlet port of the shuttle valve 32BR.
  • the proportional valve 33BR forcibly suppresses or stops the operation of the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket opening operation, if necessary, even when the bucket opening operation is being performed by the lever device 26B. It can be done. Further, the proportional valve 33BR applies the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valve 32BR from the proportional valve 31BR to the other inlet of the shuttle valve 32BR even when the bucket device is operated to open the bucket by the lever device 26B. It can be lower than the pilot pressure acting on the port. Therefore, the controller 30 can control the proportional valve 31BR and the proportional valve 33BR to surely apply a desired pilot pressure to the bucket opening side pilot port of the control valve 174.
  • the proportional valves 33BL and 33BR can forcibly suppress or stop the operation of the bucket cylinder 9 corresponding to the operating state of the lever device 26B. Further, the proportional valves 33BL, 33BR reduce the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valves 32BL, 32BR, and the pilot pressures of the proportional valves 31BL, 31BR are reliably ensured via the shuttle valves 32BL, 32BR. Can assist in acting on the port.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31BR instead of controlling the proportional valve 33BL to forcibly suppress or stop the operation of the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket closing operation of the lever device 26B. May be.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31BR when a bucket closing operation is performed by the lever device 26B, and the proportional valve 31BR via the shuttle valve 32BR to the pilot port on the bucket opening side of the control valve 174 provides a predetermined pilot. Pressure may be applied.
  • the pilot pressure acts on the bucket opening side pilot port of the control valve 174 in a manner that opposes the pilot pressure acting on the bucket closing side pilot port of the control valve 174 from the lever device 26B via the shuttle valve 32BL. ..
  • the controller 30 can forcibly bring the control valve 174 close to the neutral position to suppress or stop the operation of the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket closing operation of the lever device 26B.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31BL instead of controlling the proportional valve 33BR to forcibly suppress or stop the operation of the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket opening operation of the lever device 26B. You may.
  • the operation pressure sensor 29B detects the operation content of the lever device 26B by the operator in the form of pressure (operation pressure), and a detection signal corresponding to the detected pressure is fetched by the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp the operation content of the lever device 26B.
  • the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the left side of the control valve 174 via the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL, regardless of the bucket closing operation of the lever device 26B by the operator. Can be made Further, the controller 30 causes the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to flow through the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR to the pilot port on the right side of the control valve 174 regardless of the bucket opening operation of the lever device 26B by the operator. Can be supplied to. That is, the controller 30 can automatically control the opening / closing operation of the bucket 6 and realize the automatic operation function, the remote operation function, and the like of the shovel 100.
  • the lever device 26C is used by an operator or the like to operate the swing hydraulic motor 2A corresponding to the upper swing body 3 (swing mechanism 2).
  • the lever device 26C uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the operation content to the secondary side.
  • the shuttle valve 32CL has two inlet ports respectively corresponding to a leftward turning operation of the upper swing body 3 (hereinafter, "left turning operation"), a pilot line on the secondary side of the lever device 26C, and a proportional valve 31CL. Of the control valve 173, and the outlet port thereof is connected to the pilot port on the left side of the control valve 173.
  • the shuttle valve 32CR has two inlet ports, respectively, a pilot line on the secondary side of the lever device 26C that corresponds to a rightward swing operation of the upper swing body 3 (hereinafter, "right swing operation"), and a proportional valve. It is connected to the pilot line on the secondary side of 31CR, and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of control valve 173.
  • the lever device 26C causes the pilot pressure of the control valve 173 to act on the pilot port according to the operation content via the shuttle valves 32CL and 32CR. Specifically, when the lever device 26C is operated to turn left, the lever device 26C outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32CL, and the left side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CL. Act on the pilot port of. Further, when the lever device 26C is turned rightward, the lever device 26C outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32CR, and the right pilot of the control valve 173 is supplied via the shuttle valve 32CR. Act on the port.
  • the proportional valve 31CL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31CL outputs the pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32CL using the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15. As a result, the proportional valve 31CL can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CL.
  • the proportional valve 31CR operates according to the control current output by the controller 30. Specifically, the proportional valve 31CR outputs the pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32CR using the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15. Thereby, the proportional valve 31CR can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CR.
  • the proportional valves 31CL and 31CR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valve 173 can be stopped at any valve position regardless of the operating state of the lever device 26C.
  • the proportional valve 33CL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, when the control current from the controller 30 is not input, the proportional valve 33CL outputs the pilot pressure corresponding to the left turning operation of the lever device 26C as it is to the secondary side. On the other hand, when the control current from the controller 30 is input, the proportional valve 33CL reduces the pilot pressure of the pilot line on the secondary side corresponding to the left turning operation of the lever device 26C to an extent according to the control current, and reduces the pressure. The pilot pressure is output to one inlet port of the shuttle valve 32CL.
  • the proportional valve 33CL forcibly suppresses the operation of the turning hydraulic motor 2A corresponding to the left turning operation, if necessary, even when the left turning operation is performed by the lever device 26C. It can be stopped. Further, the proportional valve 33CL changes the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valve 32CL from the proportional valve 31CL to the other inlet of the shuttle valve 32CL even when the lever device 26C is operated to turn left. It can be lower than the pilot pressure acting on the port. Therefore, the controller 30 can control the proportional valve 31CL and the proportional valve 33CL to surely apply a desired pilot pressure to the pilot port on the left turning side of the control valve 173.
  • the proportional valve 33CR operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, when the control current from the controller 30 is not input, the proportional valve 33CR outputs the pilot pressure corresponding to the right turning operation of the lever device 26C to the secondary side as it is. On the other hand, when the control current from the controller 30 is input, the proportional valve 33CR reduces the pilot pressure of the pilot line on the secondary side corresponding to the right turning operation of the lever device 26C to an extent according to the control current, The reduced pilot pressure is output to one inlet port of shuttle valve 32CR. As a result, the proportional valve 33CR forcibly suppresses the operation of the turning hydraulic motor 2A corresponding to the right turning operation, if necessary, even when the lever apparatus 26C is performing the right turning operation.
  • the proportional valve 33CR changes the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valve 32CR from the proportional valve 31CR to the other one of the shuttle valve 32CR even when the lever device 26C is turned right. It can be lower than the pilot pressure acting on the inlet port. Therefore, the controller 30 can control the proportional valve 31CR and the proportional valve 33CR to surely apply a desired pilot pressure to the pilot port on the right-turn side of the control valve 173.
  • the proportional valves 33CL and 33CR can forcibly suppress or stop the operation of the swing hydraulic motor 2A corresponding to the operating state of the lever device 26C. Further, the proportional valves 33CL, 33CR reduce the pilot pressure acting on one inlet port of the shuttle valves 32CL, 32CR, and the pilot pressures of the proportional valves 31CL, 31CR are surely piloted by the control valve 173 through the shuttle valves 32CL, 32CR. Can assist in acting on the port.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31CR instead of the proportional valve 33CL to forcibly suppress or stop the operation of the turning hydraulic motor 2A corresponding to the left turning operation of the lever device 26C.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31CR when the lever device 26C performs a left turn operation, and controls the proportional valve 31CR via the shuttle valve 32CR to the pilot port on the right turn side of the control valve 173. Pilot pressure may be applied.
  • the pilot pressure acts on the pilot port on the right turning side of the control valve 173 in a manner to oppose the pilot pressure acting on the pilot port on the left turning side of the control valve 173 from the lever device 26C via the shuttle valve 32CL.
  • the controller 30 can force the control valve 173 to approach the neutral position to suppress or stop the operation of the swing hydraulic motor 2A corresponding to the left swing operation of the lever device 26C.
  • the controller 30 forcibly suppresses or stops the operation of the swing hydraulic motor 2A corresponding to the right swing operation of the lever device 26C by controlling the proportional valve 31CL instead of controlling the proportional valve 33CR. You may let me do it.
  • the operation pressure sensor 29C detects the operation state of the lever device 26C by the operator as a pressure, and the detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp the operation content with respect to the lever device 26C.
  • the controller 30 supplies the hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the left side of the control valve 173 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL, irrespective of the left turning operation of the lever device 26C by the operator. Can be made
  • the controller 30 controls the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 through the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR to the pilot on the right side of the control valve 173 irrespective of the operator's right turning operation on the lever device 26C. Can be supplied to the port. That is, the controller 30 can automatically control the swinging motion of the upper swing body 3 in the left-right direction, and realize the automatic driving function and the remote control function of the shovel 100.
  • the shovel 100 may be further provided with a configuration for automatically opening and closing the arm 5 and a configuration for automatically moving the lower traveling body 1 forward and backward.
  • the components related to the operating system of the arm cylinder 8, the components related to the operating system of the traveling hydraulic motor 1L, and the components related to the operating system of the traveling hydraulic motor 1R are related to the operating system of the boom cylinder 7. It may be configured in the same manner as the constituent parts and the like (FIGS. 6A to 6C).
  • the controller 30 automatically controls the operation of the arm 5 and the traveling operation of the lower traveling body 1 by outputting the control current to the corresponding proportional valve 31 and proportional valve 33, and the automatic operation function of the shovel 100 and the remote operation. It is possible to realize operation functions and the like.
  • face-up process a control process by the controller 30 for causing the upper revolving superstructure 3 to face the target construction surface
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the confronting process by the controller 30 of the shovel 100 according to this embodiment.
  • FIG. 8 (FIGS. 8A and 8B) and FIG. 9 are diagrams showing an example and other examples of operation steps of the shovel when the facing process is executed. Specifically, in FIGS. 8A and 8B, when the excavator 100 completes the construction of the front sloped surface ES, it moves toward the next construction position. Therefore, the direction of the target construction surface (that is, the target construction surface extends).
  • FIG. 9 shows that during the construction of the target construction surface, the shovel 100 performs a turning motion in a direction away from the target construction surface, and the earth and sand stored in the bucket 6 is discharged to a position away from the uphill slope ES to be constructed.
  • the operation process (henceforth an "earth removal process") which performs a turning operation
  • the facing process according to the flowchart of FIG. 7 is performed at a predetermined processing cycle when, for example, the MC switch or the like is pressed and the upper swing body 3 is not swinging in a direction in which the attachment is away from the target construction surface. Is repeatedly executed. At this time, the controller 30 attaches to the target construction surface depending on, for example, whether the vertical distance between the toe of the bucket 6 and the target construction surface (upslope) is large, as described above. It is possible to determine whether the direction is approaching or leaving.
  • the machine guidance unit 50 determines whether or not there is a face-to-face deviation. For example, the machine guidance unit 50 determines whether or not a face-to-face deviation has occurred based on the information regarding the target construction surface stored in advance in the storage device 47 and the output of the positioning device P1 as the orientation detection device. ..
  • the information on the target construction surface includes information on the orientation of the target construction surface (in other words, the direction in which the target construction surface extends).
  • the positioning device P1 outputs information about the orientation of the upper swing body 3. Specifically, the machine guidance unit 50, for example, as shown in FIG.
  • the target construction surface and the shovel 100 are It is determined that the front facing deviation from the upper swing body 3 has occurred.
  • the state in which the target construction surface and the upper swing body 3 of the shovel 100 are facing each other is a line segment indicating the orientation of the target construction surface and the orientation of the upper swing body 3, that is, the upper swing body 3 Corresponds to a state in which the angle formed with the line segment representing the front-back axis of is not 90 degrees.
  • the machine guidance unit 50 determines whether or not there is a front-to-back misalignment based on the angle formed between the line segment indicating the direction of the target construction surface and the line segment indicating the direction of the upper swing body 3. Good. The machine guidance unit 50 proceeds to step ST2 when the facing deviation has occurred, and ends the current processing when the facing deviation has not occurred.
  • the machine guidance unit 50 determines whether or not there is an obstacle around the shovel 100. For example, the machine guidance unit 50 determines whether or not an image regarding a predetermined obstacle exists in the captured image by performing a predetermined image recognition process on the captured image by the image capturing device S6. At this time, the predetermined obstacle is, for example, a person, an animal, another work machine, a building, a site material, or the like. Then, when it is determined that the image regarding the predetermined obstacle does not exist in the image regarding the predetermined range set around the shovel 100, the machine guidance unit 50 determines that there is no obstacle around the shovel 100.
  • the predetermined obstacle is, for example, a person, an animal, another work machine, a building, a site material, or the like.
  • the predetermined range is, for example, a range in which an object may come into contact with the shovel 100 when the shovel 100 is operated to directly face the upper swing body 3 to the target construction surface, and the predetermined range is defined in advance. To be done.
  • the machine guidance unit 50 executes the facing control. For example, when the upper swing body 3 is swung to the left to cause the upper swing body 3 to face the target construction surface, the machine guidance unit 50 (automatic control unit 54) controls the proportional valve 31CL (see FIG. 6C). A control command (for example, a control current as a current command) is output to the control command. In response to this, the proportional valve 31CL uses the hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 to generate the pilot pressure corresponding to the control current, and the pilot pressure is supplied to the left pilot port of the control valve 173 via the shuttle valve 32CL. Let it work.
  • the control valve 173 When the pilot pressure acting on the left pilot port is reduced, the control valve 173 is displaced leftward and returns to the neutral position, so that the flow of hydraulic oil from the main pump 14L toward the first port 2A1 of the swing hydraulic motor 2A is reduced. In addition to shutting off, the flow of hydraulic oil from the second port 2A2 toward the hydraulic oil tank is shut off. As a result, the swing hydraulic motor 2A stops the rotation in the forward direction and stops the swing of the upper swing body 3 in the left direction. The same applies to the case where the upper-part turning body 3 is turned to the right. As a result, the machine guidance unit 50 can bring the upper swing body 3 of the shovel 100 into a state of directly facing the target construction surface.
  • the controller 30 (machine guidance unit 50), for example, when the MC switch or the like is pressed and the upper swing body 3 does not swing in the direction away from the target construction surface, The facing process is repeated. That is, the controller 30 maintains the state in which the excavator 100 is directly facing the target construction surface when the machine control function is valid and the upper swing body 3 does not swing in the direction away from the target construction surface. .. As a result, the controller 30 automatically performs the target construction on the upper revolving structure 3 even when operating various operating elements (the lower traveling structure 1, the upper revolving structure 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc.). It is possible to maintain the state of directly facing the surface.
  • the excavator 100 uses the machine control function to move the attachment for the construction of the target construction surface according to the arm operation by the operator, and depending on the state of the ground on which the lower traveling body 1 is located, However, the attitude of the aircraft may be blurred.
  • the controller 30 operates when the attachment is operating (that is, the attachment is driven by at least one of the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9).
  • the face-up control is performed so that the upper-part turning body 3 maintains the state of directly facing the target construction surface.
  • the controller 30 can maintain the state of facing the target construction surface of the upper swing body 3 during the operation of the attachment. Therefore, the shovel 100 can more appropriately perform the construction on the target construction surface.
  • the excavator 100 maintains the state in which the upper revolving structure 3 faces the target construction surface without requiring an operation by an operator or the like, the annoyance felt by the operator or the like can be reduced.
  • the target construction surface may be curved in a plan view, that is, the orientation of the target construction surface may vary depending on the location.
  • the operator or the like needs to perform a manual operation in the parallel moving step of the shovel 100 so that the moving direction of the lower traveling body 1 matches the change in the orientation of the target construction surface. Therefore, even if the state in which the upper revolving structure 3 faces the target construction surface is established at the position before the start of the movement of the excavator 100, there is a high possibility that the state will be canceled by the movement.
  • the orientation of the target construction surface does not change, it is not easy to make the moving direction of the lower traveling body 1 completely coincide with the orientation of the target construction surface, and as a result, the upper turning motion with respect to the target construction surface is achieved. There is a possibility that the facing state of the body 3 may be eliminated.
  • the controller 30 controls the lower traveling body 1 when the lower traveling body 1 is operating (that is, at least one of the pair of traveling hydraulic motors 1A and 1B drives the lower traveling body 1).
  • the upper revolving structure 3 maintains a state of directly facing the target construction surface. , Face-to-face control.
  • the controller 30 can maintain the front facing state of the upper revolving structure 3 with respect to the target construction surface during the traveling operation of the lower traveling structure 1. Therefore, in the shovel 100, as shown in FIGS.
  • a waiting time may occur until the confrontation control is completed at the next construction site.
  • such a waiting time can be suppressed.
  • the controller 30 may control the traveling track of the shovel 100 in addition to the facing control in the parallel movement process of the shovel 100.
  • the controller 30 may generate a target (hereinafter, “travel target trajectory”) TT of the travel trajectory of the lower traveling structure 1 based on the target construction surface.
  • the traveling path of the lower traveling body 1 may be a trajectory drawn by a predetermined portion of the lower traveling body 1 as the lower traveling body 1 travels.
  • the controller 30 may generate the travel target trajectory TT so that the work part of the bucket 6 can be moved along the target construction surface from the shoulder TS to the slope FS. Further, the travel target trajectory TT may be generated from the work start position to the work end position on the slope to be constructed.
  • the controller 30 sets the upper end UL and the lower limit LL of the range (hereinafter, “Att operable range”) OR in which the tip portion of the attachment AT (the working portion of the bucket 6) can operate along the inclination of the target construction surface.
  • the travel target trajectory TT may be generated such that the target shoulder TS and the slope FS of the construction surface are included therebetween.
  • the shovel 100 moves along the target construction surface from the tip end portion of the attachment AT (working portion of the bucket 6) over the entire shoulder shoulder TS to the tail end FS, regardless of which construction location the vehicle travels. Can be moved. Therefore, workability of slope construction by the shovel 100 can be improved.
  • the controller 30 sets intermediate target positions TP1 to TP4 corresponding to the location where the shovel 100 performs construction on the travel target trajectory TT extending from the work start position to the work end position on the slope to be constructed. .. Then, for example, the controller 30 travels along the travel target trajectory TT from an intermediate position corresponding to the current construction location to an intermediate position corresponding to the next construction location according to the traveling operation of the operator. Automatically controls the crawlers 1CL and 1CR. Specifically, the controller 30 realizes an automatic operation function (machine control function) of the lower traveling body 1 by controlling the proportional valve 31 corresponding to the control valves 171 and 172 that drive the traveling hydraulic motors 2ML and 2MR. To do.
  • machine control function automatic operation function
  • the controller 30 may set an allowable range of error (hereinafter referred to as “allowable error range”) TR with respect to the traveling target trajectory TT. This is because, for example, the road surface at the construction site has relatively large irregularities, and even if the road surface is controlled with relatively high accuracy, it cannot always travel along the travel target track TT.
  • the controller 30 may set the allowable error range TR based on the positional relationship between the Att operable range OR corresponding to the travel target trajectory TT and the shoulders TS and the skirts FS of the target construction surface. ..
  • the controller 30 controls the traveling trajectory of the excavator 100 so that the shoulders TS and the tails FS fall within the Att operable range OR while allowing a certain amount of error from the traveling target trajectory TT. You can
  • the controller 30 turns in a direction in which the upper-part turning body 3 approaches the target construction surface according to the turning operation of the operator (turning).
  • the operation is started
  • the facing control is started.
  • the excavator 100 uses the excavator 100 when the upper swing body 3 is swung in a direction away from the target construction surface in the earth unloading process, or when the earth unloading operation is performed thereafter, that is, the target construction of the upper swing body 3
  • the upper revolving structure 3 tries to maintain the state in which the upper revolving structure 3 is directly facing the target construction surface, unless an operation is performed that does not maintain the state of directly facing the surface. Accordingly, as shown in FIG.
  • the shovel 100 rotates in a direction in which the upper swing body 3 separates from the target construction surface in the earth unloading process, and even when the facing state with respect to the target construction surface is eliminated, Again, the upper revolving superstructure 3 can be returned to the state of directly facing the target construction surface. Further, since the shovel 100 causes the upper revolving superstructure 3 to face the target construction surface in a manner that supports the operation by the operator or the like during the turning motion of the upper revolving superstructure 3 toward the target construction surface, the operator etc. The annoyance felt can be reduced.
  • FIG. 10 is a flowchart schematically showing another example of the facing process by the controller 30 of the shovel 100 according to the present embodiment.
  • the facing process according to this flowchart is started, for example, when the machine control function is valid and the parallel movement process of the shovel 100 is started.
  • the controller 30 machine guidance unit 50
  • Steps ST11 to ST13 are the same as the processes of steps ST1 to ST3 in FIG.
  • step ST13 After the process of step ST13, or when the conditions of steps ST11 and ST12 are not satisfied (NO in step ST11 or NO in step ST12), the machine guidance unit 50 causes the machine guidance unit 50 to determine in step ST14. It is determined whether the control function is valid and the parallel movement is continuing. If the condition is satisfied, the machine guidance unit 50 returns to step ST11 and repeats the process according to this flowchart. If the condition is not satisfied, the machine guidance unit 50 ends the process according to this flowchart.
  • the controller 30 specifically determines whether or not the parallel movement of the shovel 100 along the target construction surface is started, and then, during the parallel movement step, the upper swing body 3 is moved.
  • the face-to-face condition with respect to the target construction surface may be maintained. That is, the controller 30 performs the facing control so that the upper-part turning body 3 maintains the state of facing the target construction surface while the lower traveling body 1 is performing the operation corresponding to the parallel movement process.
  • the shovel 100 as in the case where the facing process of FIG. 7 is applied, always performs the target during the repetition of the steps of performing parallel movement after completion of construction at a certain position and starting construction again.
  • FIG. 11 is a flowchart schematically showing still another example of the facing process by the controller 30 of the shovel 100 according to the present embodiment. The process according to this flowchart is started, for example, when the machine control function is valid and the upper swing body 3 starts the swing motion in the direction toward the target construction surface.
  • Steps ST21 to ST23 are the same as steps ST1 to ST3 in FIG.
  • the machine guidance unit 50 causes the machine guidance unit 50 to determine in step ST24. It is determined whether the control function has been disabled or the upper swing body 3 has started the swing motion in the direction away from the target construction surface. In step ST24, the machine guidance unit 50 does not satisfy the condition (that is, the machine control function is valid and the upper swing body 3 has not started the swing motion in the direction away from the target construction surface). Then, the process returns to step ST21 and the process according to this flowchart is repeated. On the other hand, when the condition is satisfied (that is, when the machine control function is disabled or when the upper swing body 3 starts the swing motion in the direction away from the target construction surface), the machine guidance unit 50 presents this flowchart. Ends the process.
  • the controller 30 specifically determines whether or not the turning operation (turning operation) of the upper revolving superstructure 3 of the shovel 100 toward and away from the target construction surface is started. Based on the result of the determination, the controller 30 turns the upper swing body 3 in a direction in which the attachment approaches the target construction surface (that is, when the attachment starts a swing motion in a direction in which the attachment approaches the target construction surface). Start facing control. Then, the controller 30 goes through a subsequent construction process by the attachment until the upper swing body 3 is operated to swing in a direction in which the attachment moves away from the target construction surface (that is, the upper swing body 3 moves in a direction in which the attachment moves away from the target construction surface).
  • the facing control may be continued to maintain the facing state of the upper swing body 3 with respect to the target construction surface.
  • the shovel 100 can maintain the facing state of the upper swing body 3 when the attachment is operating during the construction of the target construction surface, as in the case where the facing processing of FIG. 7 is applied. it can. Therefore, the shovel 100 can more appropriately perform the construction on the target construction surface. Further, since the excavator 100 maintains the state in which the upper revolving structure 3 faces the target construction surface without requiring an operation by an operator or the like, the annoyance felt by the operator or the like can be reduced. Further, as in the case where the facing process of FIG.
  • the excavator 100 swings in a direction in which the upper swing body 3 separates from the target construction surface in the soil discharging process, and the facing state with respect to the target construction surface is eliminated. Even in the case of the above, the upper revolving superstructure 3 can be returned to the state of directly facing the target construction surface again. Further, since the shovel 100 causes the upper revolving structure 3 to face the target construction surface in a manner that supports the operation by the operator or the like during the revolving operation in the direction in which the upper revolving structure 3 approaches the target construction surface, the operator etc. The annoyance felt can be reduced.
  • FIG. 12A to 12C are diagrams showing an example of a configuration relating to the autonomous driving function of the shovel 100.
  • FIG. 12A is a diagram showing an example of components related to the autonomous driving function of the undercarriage 1.
  • FIG. 12B and FIG. 12C are diagrams showing an example of components related to the autonomous driving function of the upper-part turning body 3 and the attachment AT.
  • the controller 30 receives signals output from at least one of the posture detection device, the input device 42, the imaging device S6, the positioning device P1, the abnormality detection sensor 74, etc., executes various calculations, and outputs the proportional valve 31. And a control command can be output to the proportional valve 33 and the like.
  • the attitude detection device includes a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a body tilt sensor S4, and a turning state sensor S5.
  • the controller 30 includes a target construction surface setting unit F1, a work end target position setting unit F2, a travel target trajectory generation unit F3, an abnormality monitoring unit F4, a stop determination unit F5, a posture detection unit F6, and an intermediate target setting. It includes a section F7, a position calculation section F8, a comparison section F9, an object detection section F10, a movement command generation section F11, a speed calculation section F12, a speed restriction section F13, and a flow rate command generation section F14.
  • the controller 30 includes an Att target trajectory updating unit F15, a current toe position calculating unit F16, a next toe position calculating unit F17, a toe speed command value generating unit F18, a toe speed command value limiting unit F19, and a command value.
  • Calculator F20 boom current command generator F21, boom spool displacement amount calculator F22, boom angle calculator F23, arm current command generator F31, arm spool displacement amount calculator F32, arm angle calculator.
  • F33 bucket current command generator F41, bucket spool displacement amount calculator F42, bucket angle calculator F43, swing current command generator F51, swing spool displacement amount calculator F52, and swing angle calculator F53. including.
  • the target construction surface setting unit F1 sets the target construction surface according to the output of the input device 42, that is, the operation input accepted by the input device 42.
  • the target construction surface setting unit F1 may set the target construction surface based on information received from an external device (for example, a management device 300 described later) through the communication device T1.
  • the work end target position setting unit F2 is configured to set a target position (hereinafter, “work end target position”) regarding autonomous traveling of the shovel 100 (the lower traveling structure 1) corresponding to a predetermined work end position.
  • a target position hereinafter, “work end target position” regarding autonomous traveling of the shovel 100 (the lower traveling structure 1) corresponding to a predetermined work end position.
  • the work end target position setting unit F2 as shown in FIG. 8B, while the excavator 100 is autonomously traveling in parallel with the target construction surface, the work end position on the slope of the construction target when the construction work on the slope is performed.
  • the work end target position may be set corresponding to.
  • the work end position may be included in the information on the target construction surface acquired from the input device 42, or may be automatically generated based on the target construction surface.
  • the traveling target trajectory generation unit F3 calculates the traveling target trajectory (for example, the traveling target trajectory TT in FIG. 8B) related to the autonomous traveling of the shovel 100 (the lower traveling body 1) based on the shape of the target construction surface and the work end target position. To generate. Further, the traveling target trajectory generation unit F3 may set an allowable error range (for example, the allowable error range TR in FIG. 8B) for the generated traveling target trajectory.
  • the traveling target trajectory generation unit F3 may set an allowable error range (for example, the allowable error range TR in FIG. 8B) for the generated traveling target trajectory.
  • the abnormality monitoring unit F4 is configured to monitor the abnormality of the shovel 100.
  • the abnormality monitoring unit F4 determines the degree of abnormality of the shovel 100 based on the output of the abnormality detection sensor 74.
  • the abnormality detection sensor 74 may include, for example, at least one of a sensor that detects an abnormality of the engine 11, a sensor that detects an abnormality related to the temperature of hydraulic oil, a sensor that detects an abnormality of the controller 30, and the like.
  • the stop determination unit F5 is configured to determine whether or not the shovel 100 needs to be stopped based on various information. In this example, the stop determination unit F5 determines whether or not it is necessary to stop the excavator 100 during autonomous traveling based on the output of the abnormality monitoring unit F4. Specifically, the stop determination unit F5 determines that it is necessary to stop the excavator 100 during autonomous traveling when, for example, the degree of abnormality of the shovel 100 determined by the abnormality monitoring unit F4 exceeds a predetermined threshold. To do. In this case, the controller 30 controls the traveling hydraulic motor 2M as a traveling actuator by braking, for example, to decelerate or stop the rotation of the traveling hydraulic motor 2M.
  • the stop determination unit F5 determines whether or not the shovel 100 needs to be stopped and whether or not the autonomous traveling is canceled. Good.
  • the posture detection unit F6 is configured to detect information regarding the posture of the shovel 100. In addition, the attitude detection unit F6 may determine whether the attitude of the shovel 100 is the running attitude. The posture detection unit F6 may be configured to permit execution of the autonomous traveling of the shovel 100 when it is determined that the shovel 100 is in the traveling posture.
  • the intermediate target setting unit F7 is configured to set an intermediate target position regarding the autonomous traveling of the shovel 100 (for example, the intermediate target positions TP1 to TP4 in FIG. 8B).
  • the posture detection unit F6 determines that the shovel 100 is in the running posture
  • the stop determination unit F5 determines that it is not necessary to stop the shovel 100.
  • one or more intermediate target positions may be set on the travel target trajectory.
  • the position calculation unit F8 is configured to calculate the current position of the shovel 100.
  • the position calculation unit F8 calculates the current position of the shovel 100 based on the output of the positioning device P1.
  • the work end target position setting unit F2 may set the end position of the slope work as the final target position.
  • the intermediate target setting unit F7 may divide the slope work from the start position to the end position into a plurality of sections, and set the end point of each section as the intermediate target position.
  • the comparison unit F9 is configured to compare the intermediate target position set by the intermediate target setting unit F7 and the current position of the shovel 100 calculated by the position calculation unit F8.
  • the object detection unit F10 is configured to detect an object existing around the shovel 100.
  • the object detection unit F10 detects an object existing around the shovel 100 based on the output of the imaging device S6. Then, when the object detection unit F10 detects an object (for example, a person) existing in the traveling direction of the shovel 100 during autonomous traveling, it generates a stop command for stopping the autonomous traveling of the shovel 100.
  • the movement command generation unit F11 is configured to generate a command regarding the traveling movement of the lower traveling structure 1.
  • the movement command generation unit F11 generates a command regarding the moving direction and a command regarding the moving speed (hereinafter, “speed command”) based on the comparison result of the comparison unit F9.
  • speed command a command regarding the moving speed
  • the movement command generation unit F11 may be configured to generate a larger speed command as the difference between the intermediate target position and the current position of the shovel 100 increases. Further, the movement command generation unit F11 may be configured to generate a speed command that brings the difference close to zero.
  • the controller 30 repeats the mode in which the excavator 100 autonomously travels to each intermediate target position, performs a predetermined work at that position, and moves to the next intermediate position, for example, until reaching the target position.
  • the movement command generation unit F11 may change the value of the speed command when it is determined that the excavator 100 exists on a sloping ground based on the information about the landform input in advance and the detection value of the positioning device P1. For example, when it is determined that the shovel 100 is on a downhill, the movement command generation unit F11 may generate a speed command value corresponding to a speed decelerated from the normal speed.
  • the movement command generation unit F11 may acquire information about the terrain such as the inclination of the ground based on the output of the imaging device S6. Further, when the object detection unit F10 determines that the unevenness of the road surface is large based on the output of the imaging device S6 (for example, when it is determined that many stones are present on the road surface), the movement is similarly performed. The command generation unit F11 may generate a speed command value corresponding to a speed decelerated from the normal speed. In this way, the movement command generation unit F11 may change the value of the speed command based on the acquired information about the road surface on the travel route.
  • the movement command generation unit F11 may automatically change the value of the speed command. Accordingly, the movement command generation unit F11 can change the traveling speed according to the road surface condition. Furthermore, the movement command generation unit F11 may generate a speed command value corresponding to the operation of the attachment. For example, when the shovel 100 is performing slope work (specifically, when the attachment is performing finishing work from the shoulder to the hip), the intermediate target setting unit F7 determines that the bucket 6 is sloped. When it is determined that the hip has been reached, the start of movement to the next intermediate target position may be determined. As a result, the movement command generation unit F11 can generate a speed command up to the next intermediate target position.
  • the intermediate target setting unit F7 may determine the movement start to the next intermediate target position. .. Then, the movement command generation unit F11 may generate a speed command up to the next intermediate target position. In this way, the movement command generation unit F11 may set the speed command value corresponding to the operation of the attachment.
  • the controller 30 may include a mode setting unit that sets the operation mode of the shovel 100.
  • the movement command generation unit F11 determines the speed command value corresponding to the low speed mode. To generate. In this way, the movement command generation unit F11 may change the speed command value (running speed) according to the state of the shovel 100.
  • the speed calculation unit F12 is configured to calculate the current traveling speed of the shovel 100.
  • the speed calculator F12 calculates the current traveling speed of the shovel 100 based on the transition of the current position of the shovel 100 calculated by the position calculator F8.
  • the calculation unit CAL is configured to calculate the speed difference between the traveling speed corresponding to the speed command generated by the movement command generation unit F11 and the current traveling speed of the shovel 100 calculated by the speed calculation unit F12.
  • the speed limiter F13 is configured to limit the traveling speed of the shovel 100.
  • the speed limiter F13 outputs the limit value instead of the speed difference, and the speed difference calculated by the calculation unit CAL is equal to or less than the limit value.
  • the speed difference is output as it is.
  • the limit value may be a value registered in advance or a value calculated dynamically.
  • the flow rate command generator F14 is configured to generate a command regarding the flow rate of the hydraulic oil supplied from the main pump 14 to the traveling hydraulic motor 2M.
  • the flow rate command generator F14 generates a flow rate command based on the speed difference output by the speed limiter F13.
  • the flow rate command generation unit F14 may be configured to generate a larger flow rate command as the speed difference increases.
  • the flow rate command generation unit F14 may be configured to generate a flow rate command that brings the speed difference calculated by the calculation unit CAL close to zero.
  • the flow rate command generated by the flow rate command generation unit F14 is a current command for the proportional valves 31, 33.
  • the proportional valves 31 and 33 operate according to the current command to change the pilot pressure acting on the pilot port of the control valve 171. Therefore, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the traveling hydraulic motor 2ML is adjusted to be the flow rate corresponding to the flow rate command generated by the flow rate command generation unit F14.
  • the proportional valves 31 and 33 operate according to the current command to change the pilot pressure acting on the pilot port of the control valve 172. Therefore, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the traveling hydraulic motor 2MR is adjusted to be the flow rate corresponding to the flow rate command generated by the flow rate command generation unit F14.
  • the traveling speed of the shovel 100 is adjusted to be the traveling speed corresponding to the speed command generated by the movement command generation unit F11.
  • the traveling speed of the shovel 100 is a concept including the traveling direction. This is because the traveling direction of the shovel 100 is determined based on the rotation speed and rotation direction of the traveling hydraulic motor 2ML and the rotation speed and rotation direction of the traveling hydraulic motor 2MR.
  • the flow rate command generated by the flow rate command generation unit F14 is output to the proportional valves 31 and 33, but the controller 30 is not limited to this configuration.
  • the controller 30 can control the traveling operation of the shovel 100 by controlling the discharge amount of the main pump 14.
  • the controller 30 may control the steering of the shovel 100 by controlling the regulators 13L and 13R, that is, by controlling the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R.
  • the controller 30 controls the amount of hydraulic oil supplied to each of the traveling hydraulic motors 2ML and 2MR by the proportional valve 31 to control steering of traveling operation, and controls the regulator 13 to control traveling speed. Good.
  • the controller 30 can cause the shovel 100 to autonomously run from the current position to the work end target position while causing the shovel 100 to work at the intermediate target position.
  • the Att target trajectory updating unit F15 is configured to generate a target trajectory of the tip portion of the attachment, that is, the work site (eg, toe) of the bucket 6. Specifically, the Att target trajectory update unit F15, for each movement accompanying the autonomous running of the shovel 100, the position (intermediate target position) of the shovel 100 after the movement, the relative shape of the target construction surface viewed from the position, and the like. The target trajectory of the work part of the bucket 6 may be updated accordingly. For example, the Att target trajectory update unit F15 generates a trajectory that the toe of the bucket 6 should follow as the target trajectory based on the shape of the target construction surface, the current position of the shovel 100, the output (object data) of the object detection unit F10, and the like. You can do it.
  • the current toe position calculation unit F16 is configured to calculate the current toe position of the bucket 6.
  • the current toe position calculation unit F16 outputs the posture detection unit F6 (for example, the boom angle ⁇ 1 , the arm angle ⁇ 2 , the bucket angle ⁇ 3 , and the turning angle ⁇ 1 ) and the position detection unit F8 ( Based on the current position of the shovel 100), the coordinate point of the toe of the bucket 6 may be calculated as the current toe position.
  • the current toe position calculation unit F16 may use the output of the machine body tilt sensor S4 when calculating the current toe position.
  • the next toe position calculation unit F17 is configured to calculate the next target toe position on the target trajectory of the toe of the bucket 6.
  • the next toe position calculating unit F17 includes the content of the operation command corresponding to the autonomous driving function, the target trajectory generated by the Att target trajectory updating unit F15, and the current toe position calculated by the current toe position calculating unit F16. Based on, the toe position after a predetermined time is calculated as the target toe position.
  • the next toe position calculation unit F17 may determine whether or not the deviation between the current toe position and the target trajectory of the toe of the bucket 6 is within the allowable range. In this example, the next toe position calculating unit F17 determines whether or not the distance between the current toe position and the target track of the toe of the bucket 6 is equal to or less than a predetermined value. Then, when the distance is equal to or less than the predetermined value, the next toe position calculating unit F17 determines that the deviation is within the allowable range and calculates the target toe position.
  • the next toe position calculating unit F17 determines that the deviation is not within the allowable range, and the actuator tip of the actuator is irrelevant regardless of the operation command corresponding to the autonomous driving function. Try to slow down or stop the movement. As a result, the controller 30 can prevent the execution of the autonomous control from continuing in the state where the toe position deviates from the target trajectory.
  • the toe speed command value generation unit F18 is configured to generate a command value relating to the speed of the toe.
  • the toe speed command value generation unit F18 determines the current toe at a predetermined time based on the current toe position calculated by the current toe position calculation unit F16 and the next toe position calculated by the next toe position calculation unit F17.
  • the speed of the toe required to move the toe position to the next toe position is calculated as a command value relating to the speed of the toe.
  • the toe speed command value limiting unit F19 is configured to limit the command value relating to the speed of the toe.
  • the toe speed command value limiting unit F19 uses the current toe position calculated by the current toe position calculating unit F16 and the output of the object detecting unit F10 to detect the toe of the bucket 6 and a predetermined object (for example, a dump truck).
  • a predetermined object for example, a dump truck.
  • the command value related to the speed of the toe is limited to a predetermined upper limit value.
  • the controller 30 can reduce the speed of the toe when the toe approaches the dump truck or the like.
  • the command value calculation unit F20 is configured to calculate a command value for operating the actuator.
  • the command value calculation unit F20 moves the current toe position to the target toe position, based on the target toe position calculated by the next toe position calculation unit F17, the command value ⁇ 1r related to the boom angle ⁇ 1 , A command value ⁇ 2r related to the arm angle ⁇ 2, a command value ⁇ 3r related to the bucket angle ⁇ 3 , and a command value ⁇ 1r related to the turning angle ⁇ 1 are calculated.
  • the boom current command generation unit F21, the arm current command generation unit F31, the bucket current command generation unit F41, and the swing current command generation unit F51 are configured to generate a current command output to the proportional valves 31 and 33. ing.
  • the boom current command generator F21 outputs a boom current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 175.
  • the arm current command generator F31 also outputs an arm current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 176.
  • the bucket current command generation unit F41 outputs the bucket current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 174.
  • the swing current command generation unit F51 outputs a swing current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 173.
  • the boom current command generation unit F21, the arm current command generation unit F31, the bucket current command generation unit F41, and the swing current command generation unit F51 issue a pressure reducing command for reducing the pilot pressure output from the operating device 26 to the proportional valve 33. May be output to.
  • the boom spool displacement amount calculation unit F22, the arm spool displacement amount calculation unit F32, the bucket spool displacement amount calculation unit F42, and the swing spool displacement amount calculation unit F52 are configured to calculate the displacement amount of the spool that constitutes the spool valve. ing.
  • the boom spool displacement amount calculation unit F22 calculates the displacement amount of the boom spool forming the control valve 175 for the boom cylinder 7 based on the output of the boom spool displacement sensor S7.
  • the arm spool displacement amount calculation unit F32 calculates the displacement amount of the arm spool forming the control valve 176 for the arm cylinder 8 based on the output of the arm spool displacement sensor S8.
  • the bucket spool displacement amount calculation unit F42 calculates the displacement amount of the bucket spool forming the control valve 174 for the bucket cylinder 9 based on the output of the bucket spool displacement sensor S9.
  • the swing spool displacement amount calculation unit F52 calculates the displacement amount of the swing spool forming the control valve 173 for the swing hydraulic motor 2A based on the output of the swing spool displacement sensor S2A.
  • the boom angle calculation unit F23, the arm angle calculation unit F33, the bucket angle calculation unit F43, and the swing angle calculation unit F53 calculate the swing angle (posture angle) of the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the upper swing body 3. Is configured to.
  • the boom angle calculation unit F23 calculates the boom angle ⁇ 1 based on the output of the boom angle sensor S1.
  • the arm angle calculation unit F33 calculates the arm angle ⁇ 2 based on the output of the arm angle sensor S2.
  • the bucket angle calculation unit F43 calculates the bucket angle ⁇ 3 based on the output of the bucket angle sensor S3.
  • the turning angle calculation unit F53 calculates the turning angle ⁇ 1 based on the output of the turning state sensor S5.
  • the boom angle calculation unit F23, the arm angle calculation unit F33, the bucket angle calculation unit F43, and the turning angle calculation unit F53 are included in the posture detection unit F6, and the calculation results (boom angle ⁇ 1 , arm angle ⁇ 2 , The bucket angle ⁇ 3 and the turning angle ⁇ 1 ) may be output to the current toe position calculating unit F16.
  • the boom current command generator F21 basically adjusts the proportional valve 31 so that the difference between the command value ⁇ 1r generated by the command value calculator F20 and the boom angle ⁇ 1 calculated by the boom angle calculator F23 becomes zero. Generate a boom current command for. At that time, the boom current command generation unit F21 adjusts the boom current so that the difference between the target boom spool displacement amount derived from the boom current command and the boom spool displacement amount calculated by the boom spool displacement amount calculation unit F22 becomes zero. Adjust the command. Then, the boom current command generator F21 outputs the adjusted boom current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 175.
  • the proportional valve 31 (proportional valves 31AL and 31AR in FIG. 6A) corresponding to the control valve 175 changes the opening area according to the boom current command, and sets the pilot pressure corresponding to the opening area to the pilot pressure of the control valve 175. Act on the port.
  • the control valve 175 moves the boom spool in accordance with the pilot pressure and causes hydraulic oil to flow into the boom cylinder 7.
  • the boom spool displacement sensor S7 detects the displacement of the boom spool and feeds back the detection result to the boom spool displacement amount calculation unit F22 of the controller 30.
  • the boom cylinder 7 expands and contracts according to the inflow of hydraulic oil to move the boom 4 up and down.
  • the boom angle sensor S1 detects the rotation angle of the boom 4 that moves up and down, and feeds back the detection result to the boom angle calculation unit F23 of the controller 30.
  • the boom angle calculation unit F23 feeds back the calculated boom angle ⁇ 1 to the boom current command generation unit F21.
  • the arm current command generator F31 basically adjusts the proportional valve 31 so that the difference between the command value ⁇ 2r generated by the command value calculator F20 and the arm angle ⁇ 2 calculated by the arm angle calculator F33 becomes zero. Generate an arm current command for. At that time, the arm current command generation unit F31 adjusts the arm current so that the difference between the target arm spool displacement amount derived from the arm current command and the arm spool displacement amount calculated by the arm spool displacement amount calculation unit F32 becomes zero. Adjust the command. Then, the arm current command generator F31 outputs the adjusted arm current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 176.
  • the proportional valve 31 corresponding to the control valve 176 changes the opening area according to the arm current command, and causes the pilot pressure corresponding to the size of the opening area to act on the pilot port of the control valve 176.
  • the control valve 176 moves the arm spool according to the pilot pressure, and causes the working oil to flow into the arm cylinder 8.
  • the arm spool displacement sensor S8 detects the displacement of the arm spool, and feeds back the detection result to the arm spool displacement amount calculation unit F32 of the controller 30.
  • the arm cylinder 8 expands and contracts according to the inflow of hydraulic oil to open and close the arm 5.
  • the arm angle sensor S2 detects the rotation angle of the open / close arm 5, and feeds back the detection result to the arm angle calculation unit F33 of the controller 30.
  • the arm angle calculation unit F33 feeds back the calculated arm angle ⁇ 2 to the arm current command generation unit F31.
  • the bucket current command generator F41 basically controls the control valve 174 so that the difference between the command value ⁇ 3r generated by the command value calculator F20 and the bucket angle ⁇ 3 calculated by the bucket angle calculator F43 becomes zero. To generate a bucket current command for the proportional valve 31. At that time, the bucket current command generation unit F41 adjusts the bucket current so that the difference between the target bucket spool displacement amount derived from the bucket current command and the bucket spool displacement amount calculated by the bucket spool displacement amount calculation unit F42 becomes zero. Adjust the command. Then, the bucket current command generation unit F41 outputs the adjusted bucket current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 174.
  • the proportional valve 31 (proportional valves 31BL and 31BR in FIG. 6B) corresponding to the control valve 174 changes the opening area according to the bucket current command, and the pilot pressure corresponding to the opening area is adjusted to the pilot pressure of the control valve 174. Act on the port.
  • the control valve 174 moves the bucket spool according to the pilot pressure, and causes the working oil to flow into the bucket cylinder 9.
  • the bucket spool displacement sensor S9 detects the displacement of the bucket spool and feeds back the detection result to the bucket spool displacement amount calculation unit F42 of the controller 30.
  • the bucket cylinder 9 expands and contracts according to the inflow of hydraulic oil to open and close the bucket 6.
  • the bucket angle sensor S3 detects the rotation angle of the bucket 6 to be opened and closed, and feeds back the detection result to the bucket angle calculation unit F43 of the controller 30.
  • the bucket angle calculation unit F43 feeds back the calculated bucket angle ⁇ 3 to the bucket current command generation unit F41.
  • the turning current command generation unit F51 basically controls the control valve 173 so that the difference between the command value ⁇ 1r generated by the command value calculation unit F20 and the turning angle ⁇ 1 calculated by the turning angle calculation unit F53 becomes zero. A swirling current command for the proportional valve 31 corresponding to is generated. At that time, the turning current command generation unit F51 adjusts the turning current so that the difference between the target turning spool displacement amount derived from the turning current command and the turning spool displacement amount calculated by the turning spool displacement amount calculation unit F52 becomes zero. Adjust the command. Then, the turning current command generation unit F51 outputs the adjusted turning current command to the proportional valve 31 corresponding to the control valve 173.
  • the proportional valve 31 (proportional valves 31CL and 31CR in FIG. 6C) corresponding to the control valve 173 changes the opening area according to the swirling current command, and the pilot pressure of the control valve 173 corresponds to the pilot pressure corresponding to the opening area. Act on the port.
  • the control valve 173 moves the swing spool according to the pilot pressure, and causes the hydraulic oil to flow into the swing hydraulic motor 2A.
  • the swing spool displacement sensor S2A detects the displacement of the swing spool, and feeds back the detection result to the swing spool displacement amount calculation unit F52 of the controller 30.
  • the swing hydraulic motor 2A rotates in response to the inflow of hydraulic oil to swing the upper swing body 3.
  • the turning state sensor S5 detects the turning angle of the upper-part turning body 3 and feeds back the detection result to the turning angle calculation unit F53 of the controller 30.
  • the turning angle calculation unit F53 feeds back the calculated turning angle ⁇ 1 to the turning current command generation unit F51.
  • the controller 30 constitutes a three-stage feedback loop for each work body. That is, the controller 30 constitutes a feedback loop regarding the spool displacement amount, a feedback loop regarding the rotation angle of the work body, and a feedback loop regarding the toe position. Therefore, the controller 30 highly accurately controls the movement of the work site (for example, the tip of the toe) of the bucket 6, and performs a predetermined work at each intermediate target position (for example, construction work on a slope as a target construction surface). It is possible to realize the autonomous driving function to be performed by 100.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the shovel management system SYS.
  • the shovel management system SYS includes a shovel 100, a support device 200, and a management device 300.
  • the shovel management system SYS is a system that manages one or a plurality of shovels 100.
  • the information acquired by the shovel 100 may be shared with the administrator and other shovel operators through the shovel management system SYS.
  • Each of the shovel 100, the support device 200, and the management device 300 that form the shovel management system SYS may be one unit or a plurality of units.
  • the shovel management system SYS includes one shovel 100, one support device 200, and one management device 300.
  • the support device 200 is typically a mobile terminal device, and is, for example, a laptop computer terminal, a tablet terminal, a smartphone, or the like carried by a worker or the like at a construction site.
  • the support device 200 may be a mobile terminal carried by the operator of the shovel 100.
  • the support device 200 may be a fixed terminal device.
  • the management device 300 is typically a fixed terminal device, and is, for example, a server computer (so-called cloud server) installed in a management center or the like outside the construction site. Further, the management device 300 may be, for example, an edge server set at a construction site. Further, the management device 300 may be a portable terminal device (for example, a laptop computer terminal, a tablet terminal, or a mobile terminal such as a smartphone).
  • a server computer so-called cloud server
  • the management device 300 may be, for example, an edge server set at a construction site.
  • the management device 300 may be a portable terminal device (for example, a laptop computer terminal, a tablet terminal, or a mobile terminal such as a smartphone).
  • At least one of the support device 200 and the management device 300 may include a monitor and an operation device for remote operation.
  • an operator who uses the support apparatus 200 or the management apparatus 300 may operate the shovel 100 while using the operation device for remote operation.
  • the operating device for remote operation is communicatively connected to the controller 30 mounted on the shovel 100 through a wireless communication network such as a short-range wireless communication network, a mobile phone communication network, or a satellite communication network.
  • various information images displayed on the display device 40 installed in the cabin 10 are stored in at least the support device 200 and the management device 300. It may be displayed on a display device connected to one side.
  • the image information indicating the surroundings of the shovel 100 may be generated based on the captured image of the imaging device S6.
  • an operator who uses the support apparatus 200, an administrator who uses the management apparatus 300, or the like performs remote operation of the shovel 100 or performs various operations related to the shovel 100 while confirming the surroundings of the shovel 100. You can make settings.
  • the controller 30 of the shovel 100 has a time and place when the autonomous traveling switch is pressed, a target route used when the shovel 100 is autonomously moved (in autonomous traveling),
  • information about at least one of the locus actually traced by the predetermined part during autonomous traveling may be transmitted to at least one of the support device 200 and the management device 300.
  • the controller 30 may transmit the output of the spatial recognition device such as the imaging device S6 (for example, the captured image of the imaging device S6) to at least one of the support device 200 and the management device 300.
  • the captured image may be a plurality of images captured during autonomous traveling.
  • the controller 30 provides at least one of the support device 200 and the management device 300 with information about at least one of data regarding the operation content of the shovel 100 during autonomous traveling, data regarding the posture of the shovel 100, and data regarding the posture of the excavation attachment. May be sent to. Thereby, the worker who uses the support apparatus 200 or the administrator who uses the management apparatus 300 can obtain information about the excavator 100 that is autonomously traveling.
  • the shovel management system SYS enables the information about the shovel 100 acquired during autonomous traveling to be shared with the administrator and other shovel operators.
  • the controller 30 may execute the facing control when a predetermined switch included in the input device 42 is operated. Specifically, the controller 30 controls the face-up control, for example, when the MC switch is operated, or when the operation is continued, that is, when the MC switch is continuously pressed. May be executed.
  • the controller 30 in order to start the machine control function of the operator or the like, the upper swing body 3 can be automatically made to directly face the target construction surface simply by operating the MC switch. That is, the controller 30 can perform the face-up control as a part of the machine control function. Therefore, the controller 30 can reduce the annoyance that an operator or the like feels when the upper revolving structure 3 of the shovel 100 faces the target construction surface when the construction of the target construction surface is started by the machine control function. The working efficiency of 100 can be improved.
  • the controller 30 determines that the front-to-back misalignment occurs in steps ST1, ST11, and ST12, if the front-to-back misalignment is large, the front-to-back misalignment is corrected.
  • the control may not be executed.
  • the automatic control unit 54 may not execute the facing control when the angle corresponding to the amount of deviation at the time when it is determined that the facing deviation has occurred is larger than a predetermined threshold value.
  • the amount of movement of the shovel 100 (the amount of swing of the upper swing body 3) by the machine control function becomes too large, which makes the operator feel uneasy. It is possible to suppress such a situation.
  • the controller 30 may cause the upper swing body 3 to face the target construction surface by operating another actuator instead of the swing hydraulic motor 2A.
  • the controller 30 may automatically operate the traveling hydraulic motors 1L and 1R (an example of an actuator) to cause the upper-part turning body 3 to face the target construction surface.
  • the traveling hydraulic motors 1L and 1R can change the direction of the upper swing body 3 by rotating in mutually different directions.
  • the controller 30 causes the traveling hydraulic motor 1R corresponding to the right crawler to rotate forward and the traveling hydraulic motor corresponding to the left crawler. Reverse 1L.
  • the shovel 100 can perform a super-spinning turn (that is, a spin turn) by the undercarriage 1 and change the direction of the upper revolving superstructure 3 to the left to directly face the target construction surface.

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Abstract

ショベルの上部旋回体を目標施工面に正対させる際にオペレータが感じる煩わしさを低減させることが可能な技術を提供する。本発明の一実施形態に係るショベル１００は、目標施工面に関する情報と上部旋回体３の向きに関する情報とに基づき、上部旋回体３を目標施工面に正対させるように旋回油圧モータ２Ａを動作させる正対制御を実行可能なコントローラ３０を備え、コントローラ３０は、上部旋回体３が目標施工面に正対する状態を維持するように、正対制御を行う。また、他の実施形態に係るショベルでは、コントローラ３０は、アタッチメントが目標施工面に近づく方向に上部旋回体３が旋回操作された場合、正対制御を開始する。

Description

ショベル、ショベルの制御装置
　本開示は、ショベル等に関する。
　例えば、ショベルの上部旋回体が法面等の目標施工面に対して正対しているか否かをオペレータ等に認識させることが可能な技術が知られている（特許文献１参照）。
国際公開第２０１７／０２６４６９号
　しかしながら、旋回体が目標施工面に正対していない場合、オペレータは、ショベルを目標施工面に正対させるため、旋回操作等を行う必要がある。そのため、オペレータは、ショベルを目標施工面に正対させるための操作工程のたびに煩わしいと感じる可能性がある。
　そこで、上記課題に鑑み、ショベルの上部旋回体を目標施工面に正対させる際にオペレータが感じる煩わしさを低減させることが可能な技術を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
　下部走行体と、
　前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
　前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、
　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能な制御装置と、を備え、
　前記制御装置は、前記上部旋回体が前記目標施工面に正対する状態を維持するように、前記正対制御を行う、
　ショベルが提供される。
　また、本開示の他の実施形態では、
　下部走行体と、
　前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
　前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
　前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、
　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能な制御装置と、を備え、
　前記制御装置は、前記アタッチメントが前記目標施工面に近づく方向に前記上部旋回体が旋回操作された場合に、前記正対制御を開始する、
　ショベルが提供される。
　また、本開示の更に他の実施形態では、
　下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、を備えるショベルの制御装置であって、
　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能に構成され、前記上部旋回体が前記目標施工面に正対する状態を維持するように、前記正対制御を行う、
　ショベルの制御装置が提供される。
　また、本開示の更に他の実施形態では、
　下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、を備えるショベルの制御装置であって、
　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能に構成され、前記アタッチメントが前記目標施工面に近づく方向に前記上部旋回体が旋回操作された場合に、前記正対制御を開始する、
　ショベルの制御装置が開示される。
　上述の実施形態によれば、ショベルの上部旋回体を目標施工面に正対させる際にオペレータが感じる煩わしさを低減させることが可能な技術を提供することができる。
ショベルの側面図である。 ショベルの構成の一例を概略的に示す図である。 ショベルの構成の他の例を概略的に示す図である。 ショベルと目標施工面との相対的な位置関係の具体例を示す図である。 ショベルと目標施工面との相対的な位置関係の具体例を示す図である。 ショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。 ショベルの油圧システムにおけるブームに関する操作系の構成部分の一例を示す図である。 ショベルの油圧システムにおけるバケットに関する操作系の構成部分の一例を示す図である。 ショベルの油圧システムにおける上部旋回体に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。 ショベルのコントローラによる正対処理の一例を概略的に示すフローチャートである。 正対処理が実行される際のショベルの動作工程の一例を示す上面図である。 正対処理が実行される際のショベルの動作工程の一例を示す上面図である。 正対処理が実行される際のショベルの動作工程の他の例を示す上面図である。 ショベルのコントローラによる正対処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。 ショベルのコントローラによる正対処理の更に他の例を概略的に示すフローチャートである。 ショベルの自律運転機能に関する構成の一例を示す図である。 ショベルの自律運転機能に関する構成の一例を示す図である。 ショベルの自律運転機能に関する構成の一例を示す図である。 ショベル管理システムの一例を示す概略図である。
　以下、図面を参照して実施形態について説明する。
　［ショベルの概要］
　最初に、図１を参照して、本実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。
　図１は、本実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。
　尚、図１では、ショベル１００は、施工対象の上り傾斜面ＥＳに面する水平面に位置すると共に、後述する目標施工面の一例である上り法面ＢＳ（つまり、上り傾斜面ＥＳに対する施工後の法面形状）が併せて記載されている。
　本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０とを備える。
　下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒでそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。
　上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａで駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。
　尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、非駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。
　ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
　尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。
　キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。
　ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータの操作に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の動作要素（被駆動要素）を駆動する。
　また、ショベル１００は、キャビン１０のオペレータにより操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、所定の外部装置（例えば、後述の支援装置２００や管理装置３００）のオペレータによって遠隔操作が可能に構成されてもよい。この場合、ショベル１００は、例えば、後述の撮像装置Ｓ６が出力する画像情報（撮像画像）を外部装置に送信する。また、後述するショベル１００の表示装置４０に表示される各種の情報画像（例えば、各種設定画面等）は、同様に、外部装置に設けられる表示装置にも表示されてよい。これにより、オペレータは、例えば、外部装置に設けられる表示装置に表示される内容を確認しながら、ショベル１００を遠隔操作することができる。そして、ショベル１００は、外部装置から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の動作要素を駆動してよい。ショベル１００が遠隔操作される場合、キャビン１０の内部は、無人状態であってもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン１０のオペレータの操作装置２６に対する操作、及び外部装置のオペレータの遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。
　また、ショベル１００は、オペレータの操作の内容に依らず、自動で油圧アクチュエータを動作させてもよい。これにより、ショベル１００は、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の動作要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能（以下、「自動運転機能」或いは「マシンコントロール機能」）を実現する。
　自動運転機能には、オペレータの操作装置２６に対する操作や遠隔操作に応じて、操作対象の動作要素（油圧アクチュエータ）以外の動作要素（油圧アクチュエータ）を自動で動作させる機能（いわゆる「半自動運機能」）が含まれてよい。また、自動運転機能には、オペレータの操作装置２６に対する操作や遠隔操作がない前提で、複数の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の少なくとも一部を自動で動作させる機能（いわゆる「完全自動運転機能」）が含まれてよい。ショベル１００において、完全自動運転機能が有効な場合、キャビン１０の内部は無人状態であってよい。また、自動運転機能には、ショベル１００の周囲の作業者等の人のジェスチャをショベル１００が認識し、認識されるジェスチャの内容に応じて、複数の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の少なくとも一部を自動で動作させる機能（「ジェスチャ操作機能」）が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能やジェスチャ操作機能には、自動運転の対象の動作要素（油圧アクチュエータ）の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能やジェスチャ操作機能には、ショベル１００が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的に自動運転の対象の動作要素（油圧アクチュエータ）の動作内容が決定される態様（いわゆる「自律運転機能」）が含まれてもよい。
　［ショベルの構成］
　次に、図１に加えて、図２～図４を参照して、本実施形態に係るショベル１００の具体的な構成について説明する。
　図２、図３は、それぞれ、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例及び他の例を概略的に示す図である。図２、図３のショベル１００は、コントローラ３０に含まれる、後述のマシンガイダンス部５０の構成が異なる点以外、同様の構成を有する。図４（図４Ａ、図４Ｂ）は、ショベル１００と目標施工面との相対的な位置関係の具体例を示す図である。具体的には、図４Ａは、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対していない状態の一例を示す図であり、図４Ｂは、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態の一例を示す図である。
　尚、図２、図３において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。また、図４Ａ、図４Ｂにおいて、施工完了領域ＣＳは、施工対象の上り傾斜面ＥＳのうち、目標施工面（例えば、上り法面ＢＳ）の施工が完了した、つまり、目標施工面が完成している領域を表し、未施工領域ＮＳは、未施工、つまり、目標施工面が完成していない領域を表す。また、図４Ａ、図４Ｂにおいて、円筒体ＣＢは、目標施工面に対して、その軸が法線方向に沿うように配置されており、目標施工面の法線方向を表している。
　本実施形態に係るショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７とを含む。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。
　エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。
　レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。
　メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。
　コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作や遠隔操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６に対する操作や遠隔操作の状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７１～１７６を含む。より具体的には、制御弁１７１は、走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒを含む。制御弁１７１～１７６の詳細は、後述する（図５参照）。
　本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６とを含む。また、ショベル１００の操作系は、後述するコントローラ３０によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁３２を含む。
　パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。
　操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等）の操作を行うための操作入力手段である。
　図２、図３に示すように、操作装置２６は、油圧パイロット式である。操作装置２６は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁３２を介して間接的に、コントロールバルブ１７にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。
　また、操作装置２６は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、操作内容に対応する電気信号（以下、「操作信号」）を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置２６からの電気信号は、コントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ１７内の各制御弁１７１～１７６を制御することにより、操作装置２６に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現してよい。例えば、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１～１７６は、コントローラ３０からの指令により駆動される電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ１５と各制御弁１７１～１７６のパイロットポートとの間には、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する油圧制御弁（以下、「操作用制御弁」）が配置されてもよい。操作用制御弁は、例えば、比例弁３１であってよく、シャトル弁３２は、省略される。この場合、電気式の操作装置２６を用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、その操作量（例えば、レバー操作量）に対応する電気信号によって、操作用油圧制御弁を制御しパイロット圧を増減させる。これにより、コントローラ３０は、操作装置２６に対する操作内容に合わせて、各制御弁１７１～１７６を動作させることができる。以下、操作用制御弁は、比例弁３１である前提で説明を進める。
　操作装置２６は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）、バケット６（バケットシリンダ９）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）のそれぞれを操作するレバー装置２６Ａ～２６Ｃを含む（図６参照）。また、操作装置２６は、例えば、下部走行体１の左右一対のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ）のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。
　シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有し、２つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁３２は、２つの入口ポートのうちの一方が操作装置２６に接続され、他方が比例弁３１に接続される。シャトル弁３２の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている（詳細は、図４参照）。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、後述するコントローラ３０は、操作装置２６から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁３１から出力させることにより、オペレータによる操作装置２６の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、各種動作要素の動作を制御することができる。シャトル弁３２は、例えば、後述の如く、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲ，３２ＢＬ，３２ＢＲ，３２ＣＬ，３２ＣＲを含む。
　本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、操作圧センサ２９と、比例弁３１，３３と、表示装置４０と、入力装置４２と、音声出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、測位装置Ｐ１と、通信装置Ｔ１とを含む。
　コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の補助記憶装置、及び各種入出力用のインタフェース装置等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、不揮発性の補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。
　例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の入力装置４２に対する所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。
　また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。
　また、例えば、コントローラ３０は、操作装置２６が電気式である場合、上述の如く、比例弁３１を制御し、操作装置２６の操作内容に応じた油圧アクチュエータの動作を実現してよい。
　また、例えば、コントローラ３０は、比例弁３１を用いて、ショベル１００の遠隔操作を実現してよい。具体的には、コントローラ３０は、外部装置から受信される遠隔操作信号で指定される遠隔操作の内容に対応する制御指令を比例弁３１に出力してよい。そして、比例弁３１は、パイロットポンプ１５から供給される作動油を用いて、コントローラ３０からの制御指令に対応するパイロット圧を出力し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートにそのパイロット圧を作用させてよい。これにより、遠隔操作の内容がコントロールバルブ１７の動作に反映され、油圧アクチュエータによって、遠隔操作の内容に沿った各種動作要素（被駆動要素）の動作が実現される。
　また、例えば、コントローラ３０は、周辺監視機能に関する制御を行う。周辺監視機能では、撮像装置Ｓ６で取得される情報に基づき、ショベル１００の周囲の所定範囲（以下、「監視範囲」）内への監視対象の物体の進入が監視される。監視範囲内への監視対象の物体の進入の判断処理は、撮像装置Ｓ６によって行われてもよいし、撮像装置Ｓ６の外部（例えば、コントローラ３０）によって行われてもよい。監視対象の物体には、例えば、人、トラック、他の建設機械、電柱、吊り荷、パイロン、建屋等が含まれてよい。
　また、例えば、コントローラ３０は、物体検出報知機能に関する制御を行う。物体検出報知機能では、周辺監視機能によって、監視範囲内に監視対象の物体が存在すると判断される場合に、キャビン１０内のオペレータやショベル１００の周囲に対する監視対象の物体の存在が報知される。コントローラ３０は、例えば、表示装置４０や音声出力装置４３を用いて、物体検出報知機能を実現してよい。
　また、例えば、コントローラ３０は、動作制限機能に関する制御を行う。動作制限機能では、例えば、周辺監視機能によって、監視範囲内に監視対象の物体が存在すると判断される場合に、ショベル１００の動作を制限する。以下、監視対象が人の場合を中心に説明する。
　コントローラ３０は、例えば、アクチュエータが動作する前において、撮像装置Ｓ６の取得情報に基づきショベル１００から所定範囲内（監視範囲内）に人等の監視対象の物体が存在すると判断される場合、オペレータが操作装置２６を操作しても、アクチュエータの動作を動作不能、或いは、微速状態での動作に制限してよい。具体的には、コントローラ３０は、監視範囲内に人が存在すると判断される場合、ゲートロック弁をロック状態にすることでアクチュエータを動作不能にすることができる。電気式の操作装置２６の場合には、コントローラ３０から操作用制御弁（比例弁３１）への信号を無効にすることで、アクチュエータを動作不能にすることができる。他の方式の操作装置２６でも、コントローラ３０からの制御指令に対応するパイロット圧を出力し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートにそのパイロット圧を作用させる操作用制御弁（比例弁３１）が用いられる場合には、同様である。アクチュエータの動作を微速にしたい場合には、コントローラ３０から操作用制御弁（比例弁３１）への制御信号を相対的に小さいパイロット圧に対応する内容に制限することで、アクチュエータの動作を微速状態にすることができる。このように、検出される監視対象の物体が監視範囲内に存在すると判断されると、操作装置２６が操作されてもアクチュエータは駆動されない、或いは、操作装置２６への操作入力に対応する動作速度よりも小さい動作速度（微速）で駆動される。更に、オペレータが操作装置２６を操作している最中において、監視範囲内に人等の監視対象の物体が存在すると判断される場合には、オペレータの操作に関わらずアクチュエータの動作を停止、或いは、減速させてもよい。具体的には、監視範囲内に人が存在すると判断される場合、ゲートロック弁をロック状態にすることでアクチュエータを停止させてよい。コントローラ３０からの制御指令に対応するパイロット圧を出力し、コントロールバルブ内の対応する制御弁のパイロットポートにそのパイロット圧を作用させる操作用制御弁（比例弁３１）が用いられる場合には、コントローラ３０から操作用制御弁（比例弁３１）への信号を無効にする、或いは、操作用制御弁に減速指令を出力することで、アクチュエータを動作不能、或いは、微速状態の動作に制限することができる。また、検出された監視対象の物体がトラックの場合、アクチュエータの停止或いは減速に関する制御は実施されなくてもよい。例えば、検出されたトラックを回避するようにアクチュエータは制御されてよい。このように、検出された物体の種類が認識され、その認識に基づきアクチュエータは制御されてよい。
　また、コントローラ３０は、当然の如く、操作装置２６の操作の場合と同様の動作制限機能をショベル１００の遠隔操作が行われる場合に適用してもよい。
　また、例えば、コントローラ３０は、例えば、オペレータによるショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、オペレータによるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。
　尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。
　吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。
　操作圧センサ２９は、上述の如く、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素（即ち、油圧アクチュエータ）に関する操作状態（例えば、操作方向や操作量等の操作内容）に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ２９による操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。操作圧センサ２９は、例えば、後述の如く、操作圧センサ２９Ａ～２９Ｃを含む。
　尚、操作圧センサ２９の代わりに、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ等の操作量（傾倒量）や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。また、操作装置２６が電気式である場合、操作圧センサ２９は省略される。
　比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続するパイロットラインに設けられる。比例弁３１は、例えば、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更できるように構成される。比例弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６（具体的には、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ）が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁３１は、例えば、後述の如く、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。
　比例弁３３は、操作装置２６とシャトル弁３２とを接続するパイロットラインに設けられる。比例弁３３は、例えば、その流路面積を変更できるように構成される。比例弁３３は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６（具体的には、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ）が操作されている場合に、操作装置２６から出力されるパイロット圧を強制的に減圧させることができる。そのため、コントローラ３０は、操作装置２６が操作されている場合であっても、操作装置２６の操作に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、コントローラ３０は、例えば、操作装置２６が操作されている場合であっても、操作装置２６から出力されるパイロット圧を減圧させ、比例弁３１から出力されるパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１及び比例弁３３を制御することで、例えば、操作装置２６の操作内容とは無関係に、所望のパイロット圧をコントロールバルブ１７内の制御弁のパイロットポートに確実に作用させることができる。よって、コントローラ３０は、例えば、比例弁３１に加えて、比例弁３３を制御することで、ショベル１００の自動運転機能や遠隔操作機能をより適切に実現することができる。比例弁３３は、後述の如く、比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲ，３３ＢＬ，３３ＢＲ，３３ＣＬ，３３ＣＲを含む。
　表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。
　入力装置４２は、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、各種情報画像を表示する表示装置４０のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ～２６Ｃのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　音声出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、所定の音を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。
　記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル１００のオペレータにより設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。
　ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と先端（刃先）とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像する。撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。
　カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌは、例えば、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒは、例えば、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂは、例えば、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。
　撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲の様子を認識するための情報を取得する空間認識装置の一例である。撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。
　また、撮像装置Ｓ６は、取得する画像情報に基づきショベル１００の周囲の物体を検知する物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６に代えて、或いは、加えて、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detecting and Ranging）、赤外線センサ等の他の空間認識装置や物体検知装置が設けられてもよい。
　尚、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。
　測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置Ｐ１は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。また、測位装置Ｐ１の機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。
　通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。
　マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置４０や音声出力装置４３等を通じて、オペレータに伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置４７に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そして、Ｚ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置４２を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してよい。バケット６の作業部位は、例えば、バケット６の爪先、バケット６の背面等である。また、エンドアタッチメントとして、バケット６の代わりに、例えば、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０、音声出力装置４３等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の操作をガイドする。
　また、マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、オペレータが手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置とが一致するように、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。
　マシンガイダンス部５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音声出力装置４３からの音声及び表示装置４０に表示される画像により、バケット６と目標施工面との間の距離の程度をオペレータに通知したり、アタッチメントの先端部（具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位）が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部５０は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部５１と、距離算出部５２と、情報伝達部５３と、自動制御部５４とを含む。
　位置算出部５１は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部５１は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部５１は、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれの俯仰角度（ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度）からバケット６の作業部位の座標点を算出する。
　距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部５２は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部５２は、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度（相対角度）を算出してもよい。
　情報伝達部５３は、表示装置４０や音声出力装置４３等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル１００のオペレータに伝達（通知）する。情報伝達部５３は、距離算出部５２により算出された各種距離等の大きさ（程度）をショベル１００のオペレータに通知する。例えば、表示装置４０による視覚情報及び音声出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の先端部と目標施工面との間の距離（の大きさ）をオペレータに伝える。また、情報伝達部５３は、表示装置４０による視覚情報及び音声出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度（の大きさ）をオペレータに伝えてもよい。
　具体的には、情報伝達部５３は、音声出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離（例えば、鉛直距離）の大きさをオペレータに伝える。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の間隔を長くしてよい。また、情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の先端部が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音声出力装置４３を通じて警報を発してもよい。当該警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。
　また、情報伝達部５３は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット６の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、コントローラ３０による制御下で、例えば、撮像装置Ｓ６から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を表示する。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさをオペレータに伝えるようにしてもよい。
　自動制御部５４は、アクチュエータを自動的に動作させることでオペレータによるショベル１００の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部５４は、後述の如く、複数の油圧アクチュエータ（具体的には、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、及びバケットシリンダ９）に対応する制御弁（具体的には、制御弁１７３、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒ、及び１７４）に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部５４は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部５４によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置４２に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣ（Machine Control）スイッチ」）であり、ノブスイッチとして操作装置２６（例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置）のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。以下、ＭＣスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。
　例えば、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ８の動作に合わせて、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部５４は、オペレータが手動でアーム５の閉じ操作（以下、「アーム閉じ操作」）を行っている場合に、目標施工面とバケット６の爪先や背面等の作業部位の位置とが一致するようにブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット６の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。
　また、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体３を目標施工面に正対させるために旋回油圧モータ２Ａ（アクチュエータの一例）を自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ３０（自動制御部５４）による上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する。これにより、オペレータ等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置２６Ｃを操作するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。また、オペレータは、ＭＣスイッチを押下するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させ且つ上述の目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。
　例えば、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部（例えば、バケット６の作業部位としての爪先や背面等）を目標施工面（上り法面ＢＳ）の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、図４Ｂに示すように、ショベル１００の旋回平面ＳＦに鉛直なアタッチメントの稼動面（アタッチメント稼動面）ＡＦが、円筒体ＣＢに対応する目標施工面の法線を含む状態（換言すれば、当該法線に沿う状態）である。
　図４Ａに示すように、ショベル１００のアタッチメント稼動面ＡＦが円筒体ＣＢに対応する目標施工面の法線を含む状態にない場合、アタッチメントの先端部は、目標施工面を傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル１００は、目標施工面を適切に施工できない。これに対して、自動制御部５４は、自動的に旋回油圧モータ２Ａを回転させることで、図４Ｂに示すように、上部旋回体３を正対させることができる。これにより、ショベル１００は、目標施工面を適切に施工することができる。
　自動制御部５４は、正対制御において、例えば、バケット６の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の鉛直距離（以下、「左端鉛直距離」）と、バケット６の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の鉛直距離（以下、「右端鉛直距離」）とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合（即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合）ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断してもよい。
　また、自動制御部５４は、正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ２Ａを動作させてもよい。具体的には、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向にレバー装置２６Ｃが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置２６Ｃが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行しない。一方で、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ２Ａを動作させることができる。その後、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ２Ａを停止させる。また、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度（具体的には、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づく検出値）との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ２Ａの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度である。
　尚、上述の如く、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、旋回用電動機がショベル１００に搭載される場合、自動制御部５４は、旋回用電動機（アクチュエータの一例）を制御対象として、正対制御を行う。
　また、図３に示すように、マシンガイダンス部５０は、更に、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６とを含んでもよい。
　旋回角度算出部５５は、上部旋回体３の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部５５は、例えば、測位装置Ｐ１に含まれるＧＮＳＳコンパスの出力信号に基づき、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度を旋回角度として算出する。また、旋回角度算出部５５は、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づき、旋回角度を算出してもよい。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部５５は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。
　旋回角度は、基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向を示す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ３０（マシンガイダンス部５０）は、例えば、アタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含んでいると判断した場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対していると判断する。
　相対角度算出部５６は、上部旋回体３を目標施工面に正対させるために必要な旋回角度（相対角度）を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体３を目標施工面に正対させたときの上部旋回体３の前後軸の方向と、上部旋回体３の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部５６は、例えば、記憶装置４７に記憶されている目標施工面に関するデータと、旋回角度算出部５５により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。
　自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。自動制御部５４は、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部５６により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部５４は、レバー装置２６Ｃが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体３が目標施工面に正対したと判断し、旋回油圧モータ２Ａの動きを停止させてよい。これにより、自動制御部５４は、図３に示す構成を前提として、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。
　［ショベルの油圧システム］
　次に、図５を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。
　図５は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。
　尚、図５において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図２等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
　当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン１１により駆動されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ、パラレル油路Ｃ２Ｌ，Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
　センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。
　センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。
　制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。
　制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
　制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
　制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
　制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
　制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出させる。
　制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。
　パラレル油路Ｃ２Ｌは、センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
　パラレル油路Ｃ２Ｒは、センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
　レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０による制御下で、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。
　吐出圧センサ２８Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。
　センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒにおいて、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り（以下、「ネガコン絞り」）１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」）を発生させる。
　ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
　コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。
　また、コントローラ３０は、ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させる。
　具体的には、ショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態（図５に示す状態）の場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。
　一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。
　［ショベルの油圧システムにおけるマシンコントロール機能に関する構成の詳細］
　次に、図６（図６Ａ～図６Ｃ）を参照して、ショベル１００の油圧システムにおけるマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。
　図６Ａ～図６Ｃは、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムにおけるブーム４、バケット６、及び上部旋回体３に関する操作系の構成部分の一例を概略的に示す図である。具体的には、図６Ａは、ブームシリンダ７を油圧制御する制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒにパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図６Ｂは、バケットシリンダ９を油圧制御する制御弁１７４にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図６Ｃは、旋回油圧モータ２Ａを油圧制御する制御弁１７３にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。
　例えば、図６Ａに示すように、レバー装置２６Ａは、オペレータ等がブーム４に対応するブームシリンダ７を操作するために用いられる。レバー装置２６Ａは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
　シャトル弁３２ＡＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム４の上げ方向の操作（以下、「ブーム上げ操作」）に対応するレバー装置２６Ａの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＡＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに接続される。
　シャトル弁３２ＡＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム４の下げ方向の操作（以下、「ブーム下げ操作」）に対応するレバー装置２６Ａの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＡＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに接続される。
　つまり、レバー装置２６Ａは、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲを介して、操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ａは、ブーム上げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ａは、ブーム下げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用させる。
　比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＬは、シャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
　比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＲは、シャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
　つまり、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、レバー装置２６Ａの操作状態に依らず、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
　比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０からの制御電流が入力されない場合、レバー装置２６Ａのブーム上げ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０からの制御電流が入力される場合、レバー装置２６Ａのブーム上げ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの一方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３３ＡＬは、レバー装置２６Ａでブーム上げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、ブーム上げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＡＬは、レバー装置２６Ａでブーム上げ操作がされている場合であっても、シャトル弁３２ＡＬの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁３１ＡＬからシャトル弁３２ＡＬの他方の入口ポートに作用するパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１ＡＬ及び比例弁３３ＡＬを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム上げ側のパイロットポートに作用させることができる。
　比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０からの制御電流が入力されない場合、レバー装置２６Ａのブーム下げ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０からの制御電流が入力される場合、レバー装置２６Ａのブーム下げ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの一方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３３ＡＲは、レバー装置２６Ａでブーム下げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、ブーム下げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＡＲは、レバー装置２６Ａでブーム下げ操作がされている場合であっても、シャトル弁３２ＡＲの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁３１ＡＲからシャトル弁３２ＡＲの他方の入口ポートに作用するパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１ＡＲ及び比例弁３３ＡＲを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム下げ側のパイロットポートに作用させることができる。
　このように、比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲは、レバー装置２６Ａの操作状態に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲは、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲのパイロット圧がシャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲを通じて確実に制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのパイロットポートに作用するように補助することができる。
　尚、コントローラ３０は、比例弁３３ＡＬを制御する代わりに、比例弁３１ＡＲを制御することによって、レバー装置２６Ａのブーム上げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ３０は、レバー装置２６Ａでブーム上げ操作が行われる場合に、比例弁３１ＡＲを制御し、比例弁３１ＡＲからシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム下げ側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、レバー装置２６Ａからシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム上げ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム下げ側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ３０は、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを強制的に中立位置に近づけて、レバー装置２６Ａのブーム上げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ３０は、比例弁３３ＡＲを制御する代わりに、比例弁３１ＡＬを制御することによって、レバー装置２６Ａのブーム下げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
　操作圧センサ２９Ａは、オペレータによるレバー装置２６Ａに対する操作内容を圧力（操作圧）の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ａに対する操作内容を把握できる。
　コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ａに対するブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ａに対するブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給できる。即ち、コントローラ３０は、ブーム４の上げ下げの動作を自動制御し、ショベル１００の自動運転機能や遠隔操作機能等を実現することができる。
　また、図６Ｂに示すように、レバー装置２６Ｂは、オペレータ等がバケット６に対応するバケットシリンダ９を操作するために用いられる。レバー装置２６Ｂは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
　シャトル弁３２ＢＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット６の閉じ方向の操作（以下、「バケット閉じ操作」）に対応するレバー装置２６Ｂの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＢＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７４の左側のパイロットポートに接続される。
　シャトル弁３２ＢＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット６の開き方向の操作（以下、「バケット開き操作」）に対応するレバー装置２６Ｂの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＢＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７４の右側のパイロットポートに接続される。
　つまり、レバー装置２６Ｂは、シャトル弁３２ＢＬ，３２ＢＲを介して、操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ｂは、バケット閉じ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ｂは、バケット開き操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用させる。
　比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＬは、シャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
　比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＲは、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
　つまり、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂの操作状態に依らず、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
　比例弁３３ＢＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３３ＢＬは、コントローラ３０からの制御電流が入力されない場合、レバー装置２６Ｂのバケット閉じ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、比例弁３３ＢＬは、コントローラ３０からの制御電流が入力される場合、レバー装置２６Ｂのバケット閉じ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの一方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３３ＢＬは、レバー装置２６Ｂでバケット閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、バケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＢＬは、レバー装置２６Ｂでバケット閉じ操作がされている場合であっても、シャトル弁３２ＢＬの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁３１ＢＬからシャトル弁３２ＢＬの他方の入口ポートに作用するパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１ＢＬ及び比例弁３３ＢＬを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁１７４のバケット閉じ側のパイロットポートに作用させることができる。
　比例弁３３ＢＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３３ＢＲは、コントローラ３０からの制御電流が入力されない場合、レバー装置２６Ｂのバケット開き操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、比例弁３３ＢＲは、コントローラ３０からの制御電流が入力される場合、レバー装置２６Ｂのバケット開き操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの一方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３３ＢＲは、レバー装置２６Ｂでバケット開き操作が行われている場合であっても、必要に応じて、バケット開き操作に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＢＲは、レバー装置２６Ｂでバケット開き操作がされている場合であっても、シャトル弁３２ＢＲの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁３１ＢＲからシャトル弁３２ＢＲの他方の入口ポートに作用するパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１ＢＲ及び比例弁３３ＢＲを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁１７４のバケット開き側のパイロットポートに作用させることができる。
　このように、比例弁３３ＢＬ，３３ＢＲは、レバー装置２６Ｂの操作状態に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＢＬ，３３ＢＲは、シャトル弁３２ＢＬ，３２ＢＲの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲのパイロット圧がシャトル弁３２ＢＬ，３２ＢＲを通じて確実に制御弁１７４のパイロットポートに作用するように補助することができる。
　尚、コントローラ３０は、比例弁３３ＢＬを制御する代わりに、比例弁３１ＢＲを制御することによって、レバー装置２６Ｂのバケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｂでバケット閉じ操作が行われる場合に、比例弁３１ＢＲを制御し、比例弁３１ＢＲからシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７４のバケット開き側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、レバー装置２６Ｂからシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７４のバケット閉じ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁１７４のバケット開き側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ３０は、制御弁１７４を強制的に中立位置に近づけて、レバー装置２６Ｂのバケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ９の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ３０は、比例弁３３ＢＲを制御する代わりに、比例弁３１ＢＬを制御することによって、レバー装置２６Ｂのバケット開き操作に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
　操作圧センサ２９Ｂは、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対する操作内容を圧力（操作圧）の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｂの操作内容を把握できる。
　コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対するバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対するバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、バケット６の開閉動作を自動制御し、ショベル１００の自動運転機能や遠隔操作機能等を実現することができる。
　また、例えば、図６Ｃに示すように、レバー装置２６Ｃは、オペレータ等が上部旋回体３（旋回機構２）に対応する旋回油圧モータ２Ａを操作するために用いられる。レバー装置２６Ｃは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
　シャトル弁３２ＣＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体３の左方向の旋回操作（以下、「左旋回操作」）に対応するレバー装置２６Ｃの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＣＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７３の左側のパイロットポートに接続される。
　シャトル弁３２ＣＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体３の右方向の旋回操作（以下、「右旋回操作」）に対応するレバー装置２６Ｃの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＣＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７３の右側のパイロットポートに接続される。
　つまり、レバー装置２６Ｃは、シャトル弁３２ＣＬ，３２ＣＲを介して、その操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ｃは、左旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ｃは、右旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用させる。
　比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＬは、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
　比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＲは、シャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
　つまり、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃの操作状態に依らず、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
　比例弁３３ＣＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３３ＣＬは、コントローラ３０からの制御電流が入力されない場合、レバー装置２６Ｃの左旋回操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、比例弁３３ＣＬは、コントローラ３０からの制御電流が入力される場合、レバー装置２６Ｃの左旋回操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの一方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３３ＣＬは、レバー装置２６Ｃで左旋回操作が行われている場合であっても、必要に応じて、左旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＣＬは、レバー装置２６Ｃで左旋回操作がされている場合であっても、シャトル弁３２ＣＬの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁３１ＣＬからシャトル弁３２ＣＬの他方の入口ポートに作用するパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１ＣＬ及び比例弁３３ＣＬを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁１７３の左旋回側のパイロットポートに作用させることができる。
　比例弁３３ＣＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３３ＣＲは、コントローラ３０からの制御電流が入力されない場合、レバー装置２６Ｃの右旋回操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、比例弁３３ＣＲは、コントローラ３０からの制御電流が入力される場合、レバー装置２６Ｃの右旋回操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの一方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３３ＣＲは、レバー装置２６Ｃで右旋回操作が行われている場合であっても、必要に応じて、右旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＣＲは、レバー装置２６Ｃで右旋回操作がされている場合であっても、シャトル弁３２ＣＲの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁３１ＣＲからシャトル弁３２ＣＲの他方の入口ポートに作用するパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１ＣＲ及び比例弁３３ＣＲを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁１７３の右旋回側のパイロットポートに作用させることができる。
　このように、比例弁３３ＣＬ，３３ＣＲは、レバー装置２６Ｃの操作状態に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、比例弁３３ＣＬ，３３ＣＲは、シャトル弁３２ＣＬ，３２ＣＲの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲのパイロット圧がシャトル弁３２ＣＬ，３２ＣＲを通じて確実に制御弁１７３のパイロットポートに作用するように補助することができる。
　尚、コントローラ３０は、比例弁３３ＣＬを制御する代わりに、比例弁３１ＣＲを制御することによって、レバー装置２６Ｃの左旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｃで左旋回操作が行われる場合に、比例弁３１ＣＲを制御し、比例弁３１ＣＲからシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７３の右旋回側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、レバー装置２６Ｃからシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７３の左旋回側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁１７３の右旋回側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ３０は、制御弁１７３を強制的に中立位置に近づけて、レバー装置２６Ｃの左旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ３０は、比例弁３３ＣＲを制御する代わりに、比例弁３１ＣＬを制御することによって、レバー装置２６Ｃの右旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
　操作圧センサ２９Ｃは、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する操作状態を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｃに対する操作内容を把握できる。
　コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、上部旋回体３の左右方向への旋回動作を自動制御し、ショベル１００の自動運転機能や遠隔操作機能等を実現することができる。
　尚、ショベル１００は、更に、アーム５を自動的に開閉させる構成、及び、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、油圧システムのうち、アームシリンダ８の操作系に関する構成部分、走行油圧モータ１Ｌの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ１Ｒの操作系に関する構成部分は、ブームシリンダ７の操作系に関する構成部分等（図６Ａ～図６Ｃ）と同様に構成されてよい。これにより、コントローラ３０は、対応する比例弁３１や比例弁３３に制御電流を出力することで、アーム５の動作や下部走行体１の走行動作を自動制御し、ショベル１００の自動運転機能や遠隔操作機能等を実現することができる。
　［正対処理］
　次に、図７～図１１を参照して、コントローラ３０による上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御処理（以下、「正対処理」）について説明する。
　　＜正対処理の一例＞
　図７は、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０による正対処理の一例を示すフローチャートである。図８（図８Ａ、図８Ｂ）、図９は、正対処理が実行される際のショベルの動作工程の一例及び他の例を示す図である。具体的には、図８Ａ、図８Ｂは、ショベル１００が正面の上り傾斜面ＥＳの施工が完了した場合に、次の施工位置に向かうため、目標施工面の向き（つまり、目標施工面が延在する方向）に沿って、施工完了領域ＣＳから未施工領域ＮＳに面する位置に移動する動作工程（以下、「並行移動工程」）を示す図である。また、図９は、目標施工面の施工中に、ショベル１００が目標施工面から離れる方向に旋回動作を行い、バケット６に収容した土砂等を施工対象の上り傾斜面ＥＳから離れた位置に排土した後、目標施工面に近づく方向に旋回動作を行い、再度、目標施工面の施工を再開する動作工程（以下、「排土工程」）を示す図である。
　図７のフローチャートによる正対処理は、例えば、ＭＣスイッチ等が押下されており、且つ、アタッチメントが目標施工面から離れる方向に、上部旋回体３が旋回していない場合に、所定の処理周期ごとに繰り返し実行される。このとき、コントローラ３０は、例えば、上述の如く、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が大きくなる方向であるか否かにより、目標施工面に対してアタッチメントが近づく方向であるか離れる方向であるかを判定することができる。
　ステップＳＴ１にて、マシンガイダンス部５０は、正対ずれが生じているか否かを判定する。例えば、マシンガイダンス部５０は、記憶装置４７に予め記憶されている目標施工面に関する情報と、向き検出装置としての測位装置Ｐ１の出力とに基づいて正対ずれが生じているか否かを判定する。目標施工面に関する情報は、目標施工面の向き（換言すれば、目標施工面が延在する方向）に関する情報を含む。測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きに関する情報を出力する。具体的には、マシンガイダンス部５０は、例えば、上述の図４Ａに示すように、アタッチメント稼動面ＡＦが目標施工面の法線を含んでいない状態である場合に、目標施工面とショベル１００の上部旋回体３との正対ずれが生じていると判定する。換言すれば、目標施工面とショベル１００の上部旋回体３との正対ずれが生じている状態は、目標施工面の向きを表す線分と上部旋回体３の向き、つまり、上部旋回体３の前後軸を表す線分との間に形成される角度が９０度でない状態に対応する。よって、マシンガイダンス部５０は、目標施工面の向きを表す線分と、上部旋回体３の向きを表す線分との間に形成される角度に基づき、正対ずれの有無を判定してもよい。マシンガイダンス部５０は、正対ずれが生じている場合、ステップＳＴ２に進み、正対ずれが生じていない場合、今回の処理を終了する。
　ステップＳＴ２にて、マシンガイダンス部５０は、ショベル１００の周囲に障害物が存在しないか否かを判定する。例えば、マシンガイダンス部５０は、撮像装置Ｓ６による撮像画像に対して所定の画像認識処理を施すことにより、撮像画像内に所定の障害物に関する画像が存在するか否かを判定する。このとき、所定の障害物は、例えば、人、動物、他の作業機械、建造物、現場資材等である。そして、マシンガイダンス部５０は、ショベル１００の周囲に設定される所定範囲に関する画像内に所定の障害物に関する画像が存在しないと判定した場合、ショベル１００の周囲に障害物が存在しないと判定する。このとき、所定範囲は、例えば、上部旋回体３を目標施工面に正対させるためにショベル１００を動作させた場合に、ショベル１００に接触してしまう物体が存在し得る範囲であり、予め規定される。
　ステップＳＴ３にて、マシンガイダンス部５０は、正対制御を実行する。例えば、上部旋回体３を左方向に旋回させることにより、上部旋回体３を目標施工面に正対させる場合、マシンガイダンス部５０（自動制御部５４）は、比例弁３１ＣＬ（図６Ｃ参照）に対して制御指令（例えば、電流指令としての制御電流）を出力する。これに応じて、比例弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から供給される作動油を利用して、制御電流に対応するパイロット圧を生成し、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側パイロットポートに作用させる。左側パイロットポートでパイロット圧を受けた制御弁１７３は、右方向に変位し、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２Ａの第１ポート２Ａ１に流入させると共に、第２ポート２Ａ２から流出する作動油を作動油タンクに流出させる。その結果、旋回油圧モータ２Ａは、順方向に回転し、旋回軸回りに上部旋回体３を左方向に旋回させる。その後、自動制御部５４は、ショベル１００が正対していると判断すると、比例弁３１ＣＬに対する制御電流の出力を中止し、制御弁１７３の左側パイロットポートに作用しているパイロット圧を低減させる。制御弁１７３は、左側パイロットポートに作用するパイロット圧が低減されると、左方向に変位して中立位置に戻り、メインポンプ１４Ｌから旋回油圧モータ２Ａの第１ポート２Ａ１に向かう作動油の流れを遮断すると共に、第２ポート２Ａ２から作動油タンクに向かう作動油の流れを遮断する。その結果、旋回油圧モータ２Ａは、順方向への回転を停止し、上部旋回体３の左方向への旋回を停止させる。上部旋回体３を右方向に旋回させる場合についても同様である。これにより、マシンガイダンス部５０は、ショベル１００の上部旋回体３を目標施工面に正対する状態にさせることができる。
　このように、本実施形態では、コントローラ３０（マシンガイダンス部５０）は、例えば、ＭＣスイッチ等が押下されており、且つ、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向に旋回していない場合、正対処理を繰り返す。つまり、コントローラ３０は、マシンコントロール機能が有効な状態で、且つ、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向に旋回していない場合、ショベル１００が目標施工面に正対している状態を維持させる。これにより、コントローラ３０は、各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等）を動作させていても、自動的に、上部旋回体３が目標施工面に正対する状態を維持させることができる。
　例えば、ショベル１００は、マシンコントロール機能を用いて、オペレータによるアーム操作に応じて、目標施工面の施工のためにアタッチメントを動作させている場合に、下部走行体１の位置する地面の状態によっては、機体の姿勢がぶれる可能性がありうる。
　これに対して、本実施形態では、コントローラ３０は、アタッチメントが動作している（つまり、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の少なくとも一つにより、アタッチメントが駆動されている）場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対する状態を維持するように、正対制御を行う。これにより、コントローラ３０は、アタッチメントの動作時に、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させることができる。そのため、ショベル１００は、より適切に目標施工面の施工を行うことができる。また、ショベル１００は、オペレータ等による操作を要することなく、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させるため、オペレータ等が感じる煩わしさを低減できる。
　また、例えば、図８Ａ、図８Ｂに示すように、平面視で目標施工面が曲がっている、つまり、目標施工面の向きが場所によって異なる場合がありうる。このような場合、オペレータ等は、ショベル１００の並列移動工程において、下部走行体１による移動方向を目標施工面の向きの変化に合わせるように手動操作をする必要がある。そのため、ショベル１００の移動開始前の位置で目標施工面に対する上部旋回体３の正対状態が確立されていても、移動によって、その状態が解消されてしまう可能性が高くなる。また、目標施工面の向きが変化しない場合であっても、下部走行体１の移動方向を目標施工面の向きに完全に一致させるのは、容易ではなく、結果として、目標施工面に対する上部旋回体３の正対状態が解消されてしまう可能性もある。
　これに対して、本実施形態では、コントローラ３０は、下部走行体１が動作している場合（つまり、一対の走行油圧モータ１Ａ，１Ｂのうちの少なくとも一方により、下部走行体１が駆動されている場合）、具体的には、下部走行体１が目標施工面の向きに沿って並列移動（走行）している場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対する状態を維持するように、正対制御を行う。これにより、コントローラ３０は、下部走行体１の走行動作時に、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させることができる。そのため、ショベル１００は、図８Ａ、図８Ｂに示すように、目標施工面の向きが場所によって変化する場合や、下部走行体１の移動方向を目標施工面の向きに合わせることができなかった場合等であっても、ある位置の施工完了後、並列移動を行い、再度、施工を開始するという工程の繰り返しの中で、常時、目標施工面に対する上部旋回体３の正対状態を維持させることができる。また、ショベル１００は、ショベル１００の並行移動工程中において、オペレータ等による操作を要することなく、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させるため、オペレータ等が感じる煩わしさを低減できる。
　また、例えば、並列移動後、次の施工場所に到着してから正対制御を行うような制御態様では、次の施工場所で正対制御が完了するまでの待ち時間が生じてしまう可能性があるところ、本実施形態では、そのような待ち時間を抑制することができる。
　また、図８Ｂに示すように、コントローラ３０は、ショベル１００の並列移動工程において、正対制御に加えて、ショベル１００の走行軌道の制御を行ってもよい。
　コントローラ３０は、目標施工面に基づき、下部走行体１の走行軌道の目標（以下、「走行目標軌道」）ＴＴを生成してよい。下部走行体１の走行軌道は、下部走行体１の走行に伴って、下部走行体１の所定部位が描く軌道であってよい。具体的には、コントローラ３０は、法肩ＴＳから法尻ＦＳまでバケット６の作業部位を目標施工面に沿って移動させることが可能なように、走行目標軌道ＴＴを生成してよい。また、走行目標軌道ＴＴは、施工対象の法面の作業開始位置から作業終了位置までの間に亘って生成されてよい。例えば、コントローラ３０は、アタッチメントＡＴの先端部（バケット６の作業部位）が目標施工面の傾斜に沿って稼動可能な範囲（以下、「Ａｔｔ稼動可能範囲」）ＯＲの上限ＵＬ及び下限ＬＬとの間に、目標施工面の法肩ＴＳ及び法尻ＦＳが含まれるように、走行目標軌道ＴＴを生成してよい。これにより、ショベル１００は、どの施工場所に走行移動しても、法肩ＴＳから法尻ＦＳまでの全体に亘って、アタッチメントＡＴの先端部（バケット６の作業部位）を目標施工面に沿って移動させることができる。そのため、ショベル１００による法面施工の作業性を向上させることができる。
　コントローラ３０は、例えば、施工対象の法面の作業開始位置から作業終了位置までの間に亘る走行目標軌道ＴＴ上に、ショベル１００が施工を行う場所に対応する中間目標位置ＴＰ１～ＴＰ４を設定する。そして、コントローラ３０は、例えば、オペレータの走行操作に応じて、現在の施工場所に対応する中間位置から次に施工場所に対応する中間位置まで、走行目標軌道ＴＴに沿って走行移動するように、クローラ１ＣＬ，１ＣＲを自動制御する。具体的には、コントローラ３０は、走行油圧モータ２ＭＬ，２ＭＲを駆動する制御弁１７１，１７２に対応する比例弁３１を制御することにより、下部走行体１の自動運転機能（マシンコントロール機能）を実現する。
　また、コントローラ３０は、走行目標軌道ＴＴに対する誤差の許容範囲（以下、「許容誤差範囲」）ＴＲを設定してよい。例えば、施工現場の路面は凹凸が相対的に大きく、相対的に高い精度で制御がなされても、走行目標軌道ＴＴに沿って走行できるとは限らないからである。具体的には、コントローラ３０は、走行目標軌道ＴＴに対応するＡｔｔ稼動可能範囲ＯＲと、目標施工面の法肩ＴＳ及び法尻ＦＳとの位置関係に基づき、許容誤差範囲ＴＲを設定してよい。これにより、コントローラ３０は、走行目標軌道ＴＴからのある程度の誤差を許容しつつ、Ａｔｔ稼動可能範囲ＯＲの中に法肩ＴＳ及び法尻ＦＳが収まるように、ショベル１００の走行軌道を制御することができる。
　また、例えば、図９に示すように、ある場所の施工開始時に、目標施工面に対する上部旋回体３の正対状態が確立されていても、排土工程が行われると、その状態が解消される。そのため、オペレータ等は、排土工程の終了時に、再度、目標施工面に対して上部旋回体３を正対させる必要が生じる。
　これに対して、本実施形態では、コントローラ３０は、バケット６の土砂等が排土された後、オペレータの旋回操作に応じて、上部旋回体３が目標施工面に近づく方向に旋回する（旋回動作を開始する）場合、つまり、上部旋回体３が目標施工面に近づく方向に上部旋回体３が旋回操作された場合、正対制御を開始する。換言すれば、ショベル１００は、排土工程において、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向に旋回された場合や、その後、排土動作が行われる場合、つまり、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態の維持しない意図の操作が行われる場合を除き、上部旋回体３が目標施工面に対して正対している状態を維持させようとする。これにより、ショベル１００は、図９のように、排土工程で、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向に旋回し、目標施工面に対する正対状態が解消される場合であっても、再度、上部旋回体３を目標施工面に対して正対する状態に戻すことができる。また、ショベル１００は、上部旋回体３が目標施工面に近づく方向の旋回動作中において、オペレータ等による操作を支援する態様で、上部旋回体３を目標施工面に正対させるため、オペレータ等が感じる煩わしさを低減できる。
　また、例えば、排土工程の終了後、上部旋回体３の旋回動作が停止してから正対制御を行うような制御態様では、施工作業を再開させるまでの待ち時間が生じてしまう可能性があるところ、本実施形態では、そのような待ち時間を抑制することができる。
　　＜正対処理の他の例＞
　図１０は、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０による正対処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる正対処理は、例えば、マシンコントロール機能が有効な状態で、且つ、ショベル１００の並列移動工程が開始された場合に開始される。このとき、コントローラ３０（マシンガイダンス部５０）は、操作装置２６に対する操作状態や、撮像装置Ｓ６の撮像画像等に基づき、ショベル１００（下部走行体１）が目標施工面に沿って次の施工場所に移動を開始したことを判定してよい。
　ステップＳＴ１１～ＳＴ１３は、図７のステップＳＴ１～ＳＴ３の処理と同じであるため、説明を省略する。
　ステップＳＴ１３の処理の後、或いは、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２の条件が成立しなかった場合（ステップＳＴ１１のＮＯ、或いは、ステップＳＴ１２のＮＯの場合）に、ステップＳＴ１４にて、マシンガイダンス部５０は、マシンコントロール機能が有効な状態で、且つ、並列移動が継続中であるか否かを判定する。マシンガイダンス部５０は、当該条件が成立する場合、ステップＳＴ１１に戻り、本フローチャートによる処理を繰り返し、当該条件が成立しない場合、本フローチャートによる処理を終了する。
　このように、コントローラ３０は、図７の場合と異なり、具体的に、ショベル１００の目標施工面に沿った並列移動の開始の有無を判定した上で、並列移動工程の間、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させてもよい。つまり、コントローラ３０は、下部走行体１が並列移動工程に対応する動作を行っている場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対する状態を維持するように、正対制御を行う。これにより、ショベル１００は、図７の正対処理が適用される場合と同様、ある位置の施工完了後、並列移動を行い、再度、施工を開始するという工程の繰り返しの中で、常時、目標施工面に対する上部旋回体３の正対状態を維持させることができる。また、ショベル１００は、ショベル１００の並行移動工程中において、オペレータ等による操作を要することなく、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させるため、オペレータ等が感じる煩わしさを低減できる。
　　＜正対処理の更に他の例＞
　図１１は、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０による正対処理の更に他の例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、マシンコントロール機能が有効な状態で、且つ、上部旋回体３が目標施工面に近づく方向の旋回動作を開始した場合に開始される。
　ステップＳＴ２１～ＳＴ２３は、図７のステップＳＴ１～ＳＴ３と同じであるため、説明を省略する。
　ステップＳ２３の処理の後、或いは、ステップＳＴ２１，ＳＴ２２の条件が成立しなかった場合（ステップＳＴ２１のＮＯ、或いは、ステップＳ２２のＮＯの場合）に、ステップＳＴ２４にて、マシンガイダンス部５０は、マシンコントロール機能が無効になった、或いは、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向の旋回動作を開始したか否かを判定する。ステップＳＴ２４にて、マシンガイダンス部５０は、当該条件が成立しない場合（つまり、マシンコントロール機能が有効で、且つ、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向の旋回動作を開始していない場合）、ステップＳＴ２１に戻り、本フローチャートによる処理を繰り返す。一方、マシンガイダンス部５０は、当該条件が成立する場合（つまり、マシンコントロール機能が無効になった、或いは、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向の旋回動作を開始した場合）、本フローチャートによる処理を終了する。
　このように、コントローラ３０は、図７と異なり、具体的に、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に近づく方向及び離れる方向の旋回動作（旋回操作）の開始の有無を判定する。コントローラ３０は、その判定結果に基づき、アタッチメントが目標施工面に近づく方向に上部旋回体３が旋回操作された場合（即ち、アタッチメントが目標施工面に近づく方向に旋回動作を開始した場合）に、正対制御を開始する。そして、コントローラ３０は、その後のアタッチメントによる施工工程を経て、アタッチメントが目標施工面から離れる方向に上部旋回体３が旋回操作されるまで（即ち、アタッチメントが目標施工面から離れる方向に上部旋回体３が旋回動作を開始するまで）の間、正対制御を継続し、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させてもよい。これにより、ショベル１００は、図７の正対処理が適用される場合と同様、目標施工面の施工に際して、アタッチメントが動作している場合に、上部旋回体３の正対状態を維持させることができる。そのため、ショベル１００は、より適切に目標施工面の施工を行うことができる。また、ショベル１００は、オペレータ等による操作を要することなく、上部旋回体３の目標施工面に対する正対状態を維持させるため、オペレータ等が感じる煩わしさを低減できる。また、ショベル１００は、図７の正対処理が適用される場合と同様、排土工程で、上部旋回体３が目標施工面から離れる方向に旋回し、目標施工面に対する正対状態が解消される場合であっても、再度、上部旋回体３を目標施工面に対して正対する状態に戻すことができる。また、ショベル１００は、上部旋回体３が目標施工面に近づく方向の旋回動作中において、オペレータ等による操作を支援する態様で、上部旋回体３を目標施工面に正対させるため、オペレータ等が感じる煩わしさを低減できる。
　［ショベルの自律運転機能に関する構成］
　次に、図１２（図１２Ａ～図１２Ｃ）を参照して、ショベル１００の自律運転機能に関する構成について説明する。
　図１２Ａ～図１２Ｃは、ショベル１００の自律運転機能に関する構成の一例を示す図である。具体的には、図１２Ａは、下部走行体１の自律運転機能に関する構成部分の一例を示す図である。図１２Ｂ、図１２Ｃは、上部旋回体３及びアタッチメントＡＴの自律運転機能に関する構成部分の一例を示す図である。
　本例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、入力装置４２、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、及び異常検知センサ７４等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１及び比例弁３３等に制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、及び旋回状態センサＳ５を含む。
　コントローラ３０は、目標施工面設定部Ｆ１と、作業終了目標位置設定部Ｆ２と、走行目標軌道生成部Ｆ３と、異常監視部Ｆ４と、停止判定部Ｆ５と、姿勢検出部Ｆ６と、中間目標設定部Ｆ７、位置算出部Ｆ８と、比較部Ｆ９と、物体検知部Ｆ１０と、移動指令生成部Ｆ１１と、速度算出部Ｆ１２と、速度制限部Ｆ１３と、流量指令生成部Ｆ１４とを含む。また、コントローラ３０は、Ａｔｔ目標軌道更新部Ｆ１５と、現在爪先位置算出部Ｆ１６と、次爪先位置算出部Ｆ１７と、爪先速度指令値生成部Ｆ１８と、爪先速度指令値制限部Ｆ１９と、指令値算出部Ｆ２０と、ブーム電流指令生成部Ｆ２１と、ブームスプール変位量算出部Ｆ２２と、ブーム角度算出部Ｆ２３と、アーム電流指令生成部Ｆ３１と、アームスプール変位量算出部Ｆ３２と、アーム角度算出部Ｆ３３と、バケット電流指令生成部Ｆ４１と、バケットスプール変位量算出部Ｆ４２と、バケット角度算出部Ｆ４３と、旋回電流指令生成部Ｆ５１と、旋回スプール変位量算出部Ｆ５２と、旋回角度算出部Ｆ５３とを含む。
　目標施工面設定部Ｆ１は、入力装置４２の出力、即ち、入力装置４２で受け付けられる操作入力に応じて、目標施工面を設定する。目標施工面設定部Ｆ１は、通信装置Ｔ１を通じて外部装置（例えば、後述の管理装置３００）から受信される情報に基づき、目標施工面を設定してもよい。
　作業終了目標位置設定部Ｆ２は、所定の作業の終了位置に対応するショベル１００（下部走行体１）の自律走行に関する目標位置（以下、「作業終了目標位置」）を設定するように構成されている。例えば、作業終了目標位置設定部Ｆ２は、図８Ｂのように、ショベル１００を目標施工面に並列して自律走行させながら、法面の施工作業を行う際の施工対象の法面における作業終了位置に対応する作業終了目標位置を設定してよい。作業終了位置は、入力装置４２から取り込まれる目標施工面に関する情報に含まれていてもよいし、目標施工面に基づき、自動で生成されてもよい。
　走行目標軌道生成部Ｆ３は、目標施工面の形状と、作業終了目標位置とに基づき、ショベル１００（下部走行体１）の自律走行に関する走行目標軌道（例えば、図８Ｂの走行目標軌道ＴＴ）を生成する。また、走行目標軌道生成部Ｆ３は、生成する走行目標軌道に対する許容誤差範囲（例えば、図８Ｂの許容誤差範囲ＴＲ）を設定してもよい。
　異常監視部Ｆ４は、ショベル１００の異常を監視するように構成されている。本例では、異常監視部Ｆ４は、異常検知センサ７４の出力に基づき、ショベル１００の異常の度合いを決定する。異常検知センサ７４は、例えば、エンジン１１の異常を検知するセンサ、作動油の温度に関する異常を検知するセンサ、及びコントローラ３０の異常を検知するセンサ等の少なくとも一つを含んでよい。
　停止判定部Ｆ５は、各種情報に基づきショベル１００を停止させる必要があるか否かを判定するように構成されている。本例では、停止判定部Ｆ５は、異常監視部Ｆ４の出力に基づき、自律走行中のショベル１００を停止させる必要があるか否かを判定する。具体的には、停止判定部Ｆ５は、例えば、異常監視部Ｆ４が決定したショベル１００の異常の度合いが所定の閾値を上回った場合に、自律走行中のショベル１００を停止させる必要があると判定する。この場合、コントローラ３０は、例えば、走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍを制動制御し、走行油圧モータ２Ｍの回転を減速させ或いは停止させる。一方で、停止判定部Ｆ５は、例えば、異常監視部Ｆ４が決定したショベル１００の異常の度合いが所定の閾値以下の場合、自律走行中のショベル１００を停止させる必要がない、即ち、ショベル１００の自律走行を継続させることができると判定する。また、ショベル１００に人（オペレータ）が搭乗している場合には、停止判定部Ｆ５は、ショベル１００を停止させる必要があるか否かに加え、自律走行を解除するか否かを判定してもよい。
　姿勢検出部Ｆ６は、ショベル１００の姿勢に関する情報を検出するように構成されている。また、姿勢検出部Ｆ６は、ショベル１００の姿勢が走行姿勢になっているか否かを判定してもよい。姿勢検出部Ｆ６は、ショベル１００の姿勢が走行姿勢になっていると判定した場合に、ショベル１００の自律走行の実行を許可するように構成されていてもよい。
　中間目標設定部Ｆ７は、ショベル１００の自律走行に関する中間目標位置を設定するように構成されている（例えば、図８Ｂの中間目標位置ＴＰ１～ＴＰ４）。本例では、中間目標設定部Ｆ７は、姿勢検出部Ｆ６によってショベル１００の姿勢が走行姿勢になっていると判定され、且つ、停止判定部Ｆ５によってショベル１００を停止させる必要がないと判定された場合に、走行目標軌道上に一又は複数の中間目標位置を設定してよい。
　位置算出部Ｆ８は、ショベル１００の現在位置を算出するように構成されている。本例では、位置算出部Ｆ８は、測位装置Ｐ１の出力に基づいてショベル１００の現在位置を算出する。ショベルが法面作業を行っている場合には、作業終了目標位置設定部Ｆ２は、法面作業の終了位置を最終の目標位置として設定してもよい。そして、中間目標設定部Ｆ７は、法面作業の開始位置から終了位置までを複数の区間に分割し、各区間の終点を中間目標位置として設定してもよい。
　比較部Ｆ９は、中間目標設定部Ｆ７が設定した中間目標位置と、位置算出部Ｆ８が算出したショベル１００の現在位置とを比較するように構成されている。
　物体検知部Ｆ１０は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するように構成されている。本例では、物体検知部Ｆ１０は、撮像装置Ｓ６の出力に基づき、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知する。そして、物体検知部Ｆ１０は、自律走行中のショベル１００の進行方向に存在する物体（例えば、人）を検知した場合、ショベル１００の自律走行を停止させるための停止指令を生成する。
　移動指令生成部Ｆ１１は、下部走行体１の走行移動に関する指令を生成するように構成されている。本例では、移動指令生成部Ｆ１１は、比較部Ｆ９の比較結果に基づき、移動方向に関する指令や移動速度に関する指令（以下、「速度指令」）を生成する。例えば、移動指令生成部Ｆ１１は、中間目標位置と、ショベル１００の現在位置との差が大きいほど大きい速度指令を生成するように構成されてよい。また、移動指令生成部Ｆ１１は、その差を零に近づける速度指令を生成するように構成されてよい。
　このようにして、コントローラ３０は、例えば、それぞれの中間目標位置までショベル１００を自律走行させると共にその場所で所定の作業を行わせ、次の中間位置に移動する態様を繰り返しながら、目標位置までの走行制御を実行する。また、移動指令生成部Ｆ１１は、事前に入力された地形に関する情報と測位装置Ｐ１の検出値とに基づき、ショベル１００が傾斜地に存在すると判断した場合、速度指令の値を変更してもよい。例えば、ショベル１００が下り坂にいると判定した場合、移動指令生成部Ｆ１１は、通常の速度よりも減速した速度に対応する速度指令値を生成してもよい。移動指令生成部Ｆ１１は、撮像装置Ｓ６の出力に基づき、地面の傾斜等の地形に関する情報を取得してもよい。更に、撮像装置Ｓ６の出力に基づき、物体検知部Ｆ１０により路面の凹凸が大きいと判定された場合（例えば、路面上に多数の石が存在していると判定された場合）も同様に、移動指令生成部Ｆ１１は、通常の速度よりも減速した速度に対応する速度指令値を生成してもよい。このように、移動指令生成部Ｆ１１は、走行ルート上における取得した路面に関する情報に基づき、速度指令の値を変更してもよい。例えば、河川敷において、ショベル１００が砂地から砂利道へ移動する際にも、移動指令生成部Ｆ１１は、自動的に速度指令の値を変更してもよい。これにより、移動指令生成部Ｆ１１は、路面状況に対応して走行速度を変更できる。更に、移動指令生成部Ｆ１１は、アタッチメントの動作に対応して速度指令値を生成してもよい。例えば、ショベル１００が法面作業を行っている場合（具体的には、アタッチメントが法肩から法尻までの仕上げ作業を行っている場合）には、中間目標設定部Ｆ７は、バケット６が法尻に到達したと判定したときに、次の中間目標位置への移動開始を判定してよい。これにより、移動指令生成部Ｆ１１は、次の中間目標位置までの速度指令を生成することができる。また、バケット６が法尻に到達した後で、ブーム４が所定高さまで上がったことを判定した場合に、中間目標設定部Ｆ７は、次の中間目標位置への移動開始を判定してもよい。そして、移動指令生成部Ｆ１１は、次の中間目標位置までの速度指令を生成してもよい。このようにして、移動指令生成部Ｆ１１は、アタッチメントの動作に対応して速度指令値を設定してもよい。
　更に、コントローラ３０は、ショベル１００の動作モードを設定するモード設定部を設け有していてもよい。この場合、ショベル１００の動作モードとしてクレーンモードが設定された場合、或いは、低速高トルクモード等の低速モードが設定された場合には、移動指令生成部Ｆ１１は、低速モードに対応した速度指令値を生成する。このように、移動指令生成部Ｆ１１は、ショベル１００の状態に応じて速度指令値（走行速度）を変更してもよい。
　速度算出部Ｆ１２は、ショベル１００の現在の走行速度を算出するように構成されている。本例では、速度算出部Ｆ１２は、位置算出部Ｆ８が算出するショベル１００の現在位置の推移に基づき、ショベル１００の現在の走行速度を算出する。
　演算部ＣＡＬは、移動指令生成部Ｆ１１が生成した速度指令に対応する走行速度と、速度算出部Ｆ１２が算出したショベル１００の現在の走行速度との速度差を算出するように構成されている。
　速度制限部Ｆ１３は、ショベル１００の走行速度を制限するように構成されている。本例では、速度制限部Ｆ１３は、演算部ＣＡＬが算出した速度差が制限値を上回る場合に、その速度差の代わりに制限値を出力し、演算部ＣＡＬが算出した速度差が制限値以下の場合に、その速度差をそのまま出力するように構成されている。制限値は、予め登録された値であってもよく、動的に算出される値であってもよい。
　流量指令生成部Ｆ１４は、メインポンプ１４から走行油圧モータ２Ｍに供給される作動油の流量に関する指令を生成するように構成されている。本例では、流量指令生成部Ｆ１４は、速度制限部Ｆ１３が出力する速度差に基づいて流量指令を生成する。基本的には、流量指令生成部Ｆ１４は、その速度差が大きいほど大きい流量指令を生成するように構成されてよい。また、流量指令生成部Ｆ１４は、演算部ＣＡＬが算出した速度差を零に近づける流量指令を生成するように構成されてよい。
　流量指令生成部Ｆ１４が生成する流量指令は、比例弁３１，３３に対する電流指令である。比例弁３１，３３は、その電流指令に応じて動作し、制御弁１７１のパイロットポートに作用するパイロット圧を変化させる。そのため、走行油圧モータ２ＭＬに流入する作動油の流量は、流量指令生成部Ｆ１４が生成した流量指令に対応する流量となるように調整される。また、比例弁３１，３３は、その電流指令に応じて動作し、制御弁１７２のパイロットポートに作用するパイロット圧を変化させる。そのため、走行油圧モータ２ＭＲに流入する作動油の流量は、流量指令生成部Ｆ１４が生成した流量指令に対応する流量となるように調整される。その結果、ショベル１００の走行速度は、移動指令生成部Ｆ１１が生成した速度指令に対応する走行速度となるように調整される。ショベル１００の走行速度は、走行方向を含む概念である。ショベル１００の走行方向は、走行油圧モータ２ＭＬの回転速度及び回転方向と、走行油圧モータ２ＭＲの回転速度及び回転方向とに基づき決定されるからである。
　尚、本例では、流量指令生成部Ｆ１４が生成する流量指令が比例弁３１，３３へ出力される事例が示されたが、コントローラ３０は、この構成に限られない。例えば、通常、ショベル１００の走行動作の際、ブームシリンダ７等の、走行油圧モータ２Ｍ以外の他のアクチュエータは動作されない。そのため、流量指令生成部Ｆ１４が生成する流量指令は、メインポンプ１４のレギュレータ１３へ出力されてもよい。この場合、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量を制御することで、ショベル１００の走行動作を制御することができる。そして、コントローラ３０は、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒのそれぞれを制御することで、即ち、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれの吐出量を制御することで、ショベル１００の操舵を制御してもよい。更に、コントローラ３０は、走行油圧モータ２ＭＬ，２ＭＲのそれぞれへの作動油の供給量を比例弁３１により制御して走行動作の操舵を制御し、レギュレータ１３を制御することで走行速度を制御してもよい。
　このように、コントローラ３０は、適宜、ショベル１００に中間目標位置での作業を行わせながら、現在位置から作業終了目標位置までの間でショベル１００の自律走行を実現させることができる。
　Ａｔｔ目標軌道更新部Ｆ１５は、アタッチメントの先端部、即ち、バケット６の作業部位（例えば、爪先）の目標軌道を生成するように構成されている。具体的には、Ａｔｔ目標軌道更新部Ｆ１５は、ショベル１００の自律走行に伴う移動ごとに、移動後のショベル１００の位置（中間目標位置）やその位置から見た目標施工面の相対的な形状等に合わせて、バケット６の作業部位の目標軌道を更新してよい。例えば、Ａｔｔ目標軌道更新部Ｆ１５は、目標施工面の形状、ショベル１００の現在位置、及び物体検知部Ｆ１０の出力（物体データ）等に基づき、バケット６の爪先が辿るべき軌道を目標軌道として生成してよい。
　現在爪先位置算出部Ｆ１６は、バケット６の現在の爪先位置を算出するように構成されている。本例では、現在爪先位置算出部Ｆ１６は、姿勢検出部Ｆ６の出力（例えば、ブーム角度β１、アーム角度β２、バケット角度β３、及び旋回角度α１）及び位置検出部Ｆ８の出力（ショベル１００の現在位置）に基づき、バケット６の爪先の座標点を現在の爪先位置として算出してよい。現在爪先位置算出部Ｆ１６は、現在の爪先位置を算出する際に、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。
　次爪先位置算出部Ｆ１７は、バケット６の爪先の目標軌道上において、目標となる次の爪先位置を算出するように構成されている。本例では、次爪先位置算出部Ｆ１７は、自律運転機能に対応する操作指令の内容と、Ａｔｔ目標軌道更新部Ｆ１５が生成した目標軌道と、現在爪先位置算出部Ｆ１６が算出した現在の爪先位置とに基づき、所定時間後の爪先位置を目標爪先位置として算出する。
　次爪先位置算出部Ｆ１７は、現在の爪先位置とバケット６の爪先の目標軌道との間の乖離が許容範囲内に収まっているか否かを判定してもよい。本例では、次爪先位置算出部Ｆ１７は、現在の爪先位置とバケット６の爪先の目標軌道との間の距離が所定値以下であるか否かを判定する。そして、次爪先位置算出部Ｆ１７は、その距離が所定値以下である場合、乖離が許容範囲内に収まっていると判定し、目標爪先位置を算出する。一方で、次爪先位置算出部Ｆ１７は、その距離が所定値を上回っている場合、乖離が許容範囲内に収まっていないと判定し、自律運転機能に対応する操作指令とは無関係に、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させるようにする。これにより、コントローラ３０は、爪先位置が目標軌道から逸脱した状態で、自律制御の実行が継続されてしまうのを防止できる。
　爪先速度指令値生成部Ｆ１８は、爪先の速度に関する指令値を生成するように構成されている。本例では、爪先速度指令値生成部Ｆ１８は、現在爪先位置算出部Ｆ１６が算出した現在の爪先位置と、次爪先位置算出部Ｆ１７が算出した次の爪先位置とに基づき、所定時間で現在の爪先位置を次の爪先位置に移動させるために必要な爪先の速度を爪先の速度に関する指令値として算出する。
　爪先速度指令値制限部Ｆ１９は、爪先の速度に関する指令値を制限するように構成されている。本例では、爪先速度指令値制限部Ｆ１９は、現在爪先位置算出部Ｆ１６が算出した現在の爪先位置と物体検知部Ｆ１０の出力とに基づき、バケット６の爪先と所定の物体（例えば、ダンプトラック等）との間の距離が所定値未満であると判定した場合、爪先の速度に関する指令値を所定の上限値で制限する。これにより、コントローラ３０は、爪先がダンプトラック等に接近したときに爪先の速度を減速させることができる。
　指令値算出部Ｆ２０は、アクチュエータを動作させるための指令値を算出するように構成されている。本例では、指令値算出部Ｆ２０は、現在の爪先位置を目標爪先位置に移動させるために、次爪先位置算出部Ｆ１７が算出した目標爪先位置に基づき、ブーム角度β１に関する指令値β１ｒ、アーム角度β２に関する指令値β２ｒ、バケット角度β３に関する指令値β３ｒ、及び旋回角度α１に関する指令値α１ｒを算出する。
　ブーム電流指令生成部Ｆ２１、アーム電流指令生成部Ｆ３１、バケット電流指令生成部Ｆ４１、及び旋回電流指令生成部Ｆ５１は、比例弁３１，３３に対して出力される電流指令を生成するように構成されている。本例では、ブーム電流指令生成部Ｆ２１は、制御弁１７５に対応する比例弁３１に対してブーム電流指令を出力する。また、アーム電流指令生成部Ｆ３１は、制御弁１７６に対応する比例弁３１に対してアーム電流指令を出力する。また、バケット電流指令生成部Ｆ４１は、制御弁１７４に対応する比例弁３１に対してバケット電流指令を出力する。また、旋回電流指令生成部Ｆ５１は、制御弁１７３に対応する比例弁３１に対して旋回電流指令を出力する。また、ブーム電流指令生成部Ｆ２１、アーム電流指令生成部Ｆ３１、バケット電流指令生成部Ｆ４１、及び旋回電流指令生成部Ｆ５１は、操作装置２６から出力されるパイロット圧を減圧させる減圧指令を比例弁３３に出力してよい。
　ブームスプール変位量算出部Ｆ２２、アームスプール変位量算出部Ｆ３２、バケットスプール変位量算出部Ｆ４２、及び旋回スプール変位量算出部Ｆ５２は、スプール弁を構成するスプールの変位量を算出するように構成されている。本例では、ブームスプール変位量算出部Ｆ２２は、ブームスプール変位センサＳ７の出力に基づき、ブームシリンダ７に関する制御弁１７５を構成するブームスプールの変位量を算出する。アームスプール変位量算出部Ｆ３２は、アームスプール変位センサＳ８の出力に基づき、アームシリンダ８に関する制御弁１７６を構成するアームスプールの変位量を算出する。バケットスプール変位量算出部Ｆ４２は、バケットスプール変位センサＳ９の出力に基づき、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４を構成するバケットスプールの変位量を算出する。旋回スプール変位量算出部Ｆ５２は、旋回スプール変位センサＳ２Ａの出力に基づき、旋回油圧モータ２Ａに関する制御弁１７３を構成する旋回スプールの変位量を算出する。
　ブーム角度算出部Ｆ２３、アーム角度算出部Ｆ３３、バケット角度算出部Ｆ４３、及び旋回角度算出部Ｆ５３は、ブーム４、アーム５、バケット６、及び上部旋回体３の回動角度（姿勢角度）を算出するように構成されている。本例では、ブーム角度算出部Ｆ２３は、ブーム角度センサＳ１の出力に基づき、ブーム角度β１を算出する。アーム角度算出部Ｆ３３は、アーム角度センサＳ２の出力に基づき、アーム角度β２を算出する。バケット角度算出部Ｆ４３は、バケット角度センサＳ３の出力に基づき、バケット角度β３を算出する。旋回角度算出部Ｆ５３は、旋回状態センサＳ５の出力に基づき、旋回角度α１を算出する。即ち、ブーム角度算出部Ｆ２３、アーム角度算出部Ｆ３３、バケット角度算出部Ｆ４３、及び旋回角度算出部Ｆ５３は、姿勢検出部Ｆ６に含まれ、その算出結果（ブーム角度β１、アーム角度β２、バケット角度β３、及び旋回角度α１）を現在爪先位置算出部Ｆ１６に出力してよい。
　ブーム電流指令生成部Ｆ２１は、基本的に、指令値算出部Ｆ２０が生成した指令値β１ｒとブーム角度算出部Ｆ２３が算出したブーム角度β１との差がゼロになるように、比例弁３１に対するブーム電流指令を生成する。その際に、ブーム電流指令生成部Ｆ２１は、ブーム電流指令から導き出される目標ブームスプール変位量とブームスプール変位量算出部Ｆ２２が算出したブームスプール変位量との差がゼロになるように、ブーム電流指令を調節する。そして、ブーム電流指令生成部Ｆ２１は、その調節後のブーム電流指令を制御弁１７５に対応する比例弁３１に対して出力する。
　制御弁１７５に対応する比例弁３１（図６Ａの比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ）は、ブーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。制御弁１７５は、パイロット圧に応じてブームスプールを移動させ、ブームシリンダ７に作動油を流入させる。ブームスプール変位センサＳ７は、ブームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０のブームスプール変位量算出部Ｆ２２にフィードバックする。ブームシリンダ７は、作動油の流入に応じて伸縮し、ブーム４を上下動させる。ブーム角度センサＳ１は、上下動するブーム４の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０のブーム角度算出部Ｆ２３にフィードバックする。ブーム角度算出部Ｆ２３は、算出したブーム角度β１をブーム電流指令生成部Ｆ２１にフィードバックする。
　アーム電流指令生成部Ｆ３１は、基本的に、指令値算出部Ｆ２０が生成した指令値β２ｒとアーム角度算出部Ｆ３３が算出したアーム角度β２との差がゼロになるように、比例弁３１に対するアーム電流指令を生成する。その際に、アーム電流指令生成部Ｆ３１は、アーム電流指令から導き出される目標アームスプール変位量とアームスプール変位量算出部Ｆ３２が算出したアームスプール変位量との差がゼロになるように、アーム電流指令を調節する。そして、アーム電流指令生成部Ｆ３１は、その調節後のアーム電流指令を制御弁１７６に対応する比例弁３１に対して出力する。
　制御弁１７６に対応する比例弁３１は、アーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。制御弁１７６は、パイロット圧に応じてアームスプールを移動させ、アームシリンダ８に作動油を流入させる。アームスプール変位センサＳ８は、アームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０のアームスプール変位量算出部Ｆ３２にフィードバックする。アームシリンダ８は、作動油の流入に応じて伸縮し、アーム５を開閉させる。アーム角度センサＳ２は、開閉するアーム５の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０のアーム角度算出部Ｆ３３にフィードバックする。アーム角度算出部Ｆ３３は、算出したアーム角度β２をアーム電流指令生成部Ｆ３１にフィードバックする。
　バケット電流指令生成部Ｆ４１は、基本的に、指令値算出部Ｆ２０が生成した指令値β３ｒとバケット角度算出部Ｆ４３が算出したバケット角度β３との差がゼロになるように、制御弁１７４に対応する比例弁３１に対するバケット電流指令を生成する。その際に、バケット電流指令生成部Ｆ４１は、バケット電流指令から導き出される目標バケットスプール変位量とバケットスプール変位量算出部Ｆ４２が算出したバケットスプール変位量との差がゼロになるように、バケット電流指令を調節する。そして、バケット電流指令生成部Ｆ４１は、その調節後のバケット電流指令を制御弁１７４に対応する比例弁３１に対して出力する。
　制御弁１７４に対応する比例弁３１（図６Ｂの比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲ）は、バケット電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。制御弁１７４は、パイロット圧に応じてバケットスプールを移動させ、バケットシリンダ９に作動油を流入させる。バケットスプール変位センサＳ９は、バケットスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０のバケットスプール変位量算出部Ｆ４２にフィードバックする。バケットシリンダ９は、作動油の流入に応じて伸縮し、バケット６を開閉させる。バケット角度センサＳ３は、開閉するバケット６の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０のバケット角度算出部Ｆ４３にフィードバックする。バケット角度算出部Ｆ４３は、算出したバケット角度β３をバケット電流指令生成部Ｆ４１にフィードバックする。
　旋回電流指令生成部Ｆ５１は、基本的に、指令値算出部Ｆ２０が生成した指令値α１ｒと旋回角度算出部Ｆ５３が算出した旋回角度α１との差がゼロになるように、制御弁１７３に対応する比例弁３１に対する旋回電流指令を生成する。その際に、旋回電流指令生成部Ｆ５１は、旋回電流指令から導き出される目標旋回スプール変位量と旋回スプール変位量算出部Ｆ５２が算出した旋回スプール変位量との差がゼロになるように、旋回電流指令を調節する。そして、旋回電流指令生成部Ｆ５１は、その調節後の旋回電流指令を制御弁１７３に対応する比例弁３１に対して出力する。
　制御弁１７３に対応する比例弁３１（図６Ｃの比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲ）は、旋回電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。制御弁１７３は、パイロット圧に応じて旋回スプールを移動させ、旋回油圧モータ２Ａに作動油を流入させる。旋回スプール変位センサＳ２Ａは、旋回スプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の旋回スプール変位量算出部Ｆ５２にフィードバックする。旋回油圧モータ２Ａは、作動油の流入に応じて回転し、上部旋回体３を旋回させる。旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の旋回角度算出部Ｆ５３にフィードバックする。旋回角度算出部Ｆ５３は、算出した旋回角度α１を旋回電流指令生成部Ｆ５１にフィードバックする。
　このように、コントローラ３０は、作業体ごとに、３段のフィードバックループを構成している。即ち、コントローラ３０は、スプール変位量に関するフィードバックループ、作業体の回動角度に関するフィードバックループ、及び、爪先位置に関するフィードバックループを構成している。そのため、コントローラ３０は、バケット６の作業部位（例えば、爪先）の動きを高精度に制御し、それぞれの中間目標位置における所定の作業（例えば、目標施工面としての法面の施工作業）をショベル１００に行わせる自律運転機能を実現することができる。
　［ショベル管理システム］
　次に、図１３を参照して、ショベル管理システムＳＹＳについて説明する。
　図１３は、ショベル管理システムＳＹＳの一例を示す概略図である。
　図１３に示すように、ショベル管理システムＳＹＳは、ショベル１００と、支援装置２００と、管理装置３００とを含む。ショベル管理システムＳＹＳは、１台又は複数台のショベル１００を管理するシステムである。
　ショベル１００が取得する情報は、ショベル管理システムＳＹＳを通じ、管理者及び他のショベルのオペレータ等と共有されてもよい。ショベル管理システムＳＹＳを構成するショベル１００、支援装置２００、及び管理装置３００のそれぞれは、１台であってもよく、複数台であってもよい。本例では、ショベル管理システムＳＹＳは、１台のショベル１００と、１台の支援装置２００と、１台の管理装置３００とを含む。
　支援装置２００は、典型的には携帯端末装置であり、例えば、施工現場にいる作業者等が携帯するラップトップ型のコンピュータ端末、タブレット端末、或いはスマートフォン等である。支援装置２００は、ショベル１００のオペレータが携帯する携帯端末であってもよい。支援装置２００は、固定端末装置であってもよい。
　管理装置３００は、典型的には固定端末装置であり、例えば、施工現場外の管理センタ等に設置されるサーバコンピュータ（いわゆるクラウドサーバ）である。また、管理装置３００は、例えば、施工現場に設定されるエッジサーバであってもよい。また、管理装置３００は、可搬性の端末装置（例えば、ラップトップ型のコンピュータ端末、タブレット端末、或いはスマートフォン等の携帯端末）であってもよい。
　支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方は、モニタと遠隔操作用の操作装置とを備えていてもよい。この場合、支援装置２００や管理装置３００を利用するオペレータは、遠隔操作用の操作装置を用いつつ、ショベル１００を操作してもよい。遠隔操作用の操作装置は、例えば、近距離無線通信網、携帯電話通信網、又は衛星通信網等の無線通信網を通じ、ショベル１００に搭載されているコントローラ３０に通信可能に接続される。
　また、キャビン１０内に設置された表示装置４０に表示される各種情報画像（例えば、ショベル１００の周囲の様子を表す画像情報や各種の設定画面等）が、支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に接続された表示装置で表示されてもよい。ショベル１００の周囲の様子を表す画像情報は、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき生成されてよい。これにより、支援装置２００を利用する作業者、或いは、管理装置３００を利用する管理者等は、ショベル１００の周囲の様子を確認しながら、ショベル１００の遠隔操作を行ったり、ショベル１００に関する各種の設定を行ったりすることができる。
　例えば、ショベル管理システムＳＹＳにおいて、ショベル１００のコントローラ３０は、自律走行スイッチが押されたときの時刻及び場所、ショベル１００を自律的に移動させる際（自律走行の際）に利用された目標ルート、並びに、自律走行の際に所定部位が実際に辿った軌跡等の少なくとも１つに関する情報を支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に送信してもよい。その際、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６等の空間認識装置の出力（例えば、撮像装置Ｓ６の撮像画像）を支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に送信してもよい。撮像画像は、自律走行中に撮像された複数の画像であってもよい。更に、コントローラ３０は、自律走行中におけるショベル１００の動作内容に関するデータ、ショベル１００の姿勢に関するデータ、及び掘削アタッチメントの姿勢に関するデータ等の少なくとも１つに関する情報を支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に送信してもよい。これにより、支援装置２００を利用する作業者、又は、管理装置３００を利用する管理者は、自律走行中のショベル１００に関する情報を入手することができる。
　このように、ショベル管理システムＳＹＳは、自律走行中に取得されるショベル１００に関する情報を管理者及び他のショベルのオペレータ等と共有できるようにする。
　［変形・変更］
　以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　例えば、上述した実施形態において、コントローラ３０は、入力装置４２に含まれる、所定のスイッチが操作された場合に、正対制御を実行してもよい。具体的には、コントローラ３０は、例えば、ＭＣスイッチが操作された場合、或いは、その操作が継続している場合、つまり、ＭＣスイッチが押された状態が継続している場合に、正対制御を実行してもよい。この場合、オペレータ等、マシンコントロール機能を開始させるために、ＭＣスイッチを操作するだけで、上部旋回体３を目標施工面に自動的に正対させることができる。すなわち、コントローラ３０は、マシンコントロール機能の一環として正対制御を行うことができる。そのため、コントローラ３０は、マシンコントロール機能による目標施工面の施工開始時に、ショベル１００の上部旋回体３を目標施工面に正対させる際のオペレータ等が感じる煩わしさを低減させることができると共に、ショベル１００の作業効率を向上させることができる。
　また、上述した実施形態及び変形例において、コントローラ３０は、正対制御を行っている場合であっても、上部旋回体３の旋回動作に対応するレバー装置２６Ｃが操作された場合、正対制御を中止してもよい。これにより、オペレータ等による手動操作を優先させることができる。
　また、上述した実施形態及び変形例において、コントローラ３０は、ステップＳＴ１，ＳＴ１１，ＳＴ１２において正対ずれが生じていると判定した場合であっても、その正対ずれが大きい場合には、正対制御を実行しないようにしてもよい。具体的には、自動制御部５４は、正対ずれが生じていると判定した時点におけるずれ量に相当する角度が所定の閾値よりも大きい場合、正対制御を実行しないようにしてもよい。これにより、操作装置２６が操作されていないにもかかわらず、マシンコントロール機能によるショベル１００の動作量（上部旋回体３の旋回量）が大きくなり過ぎてオペレータ等に不安感を抱かせてしまうような事態を抑制することができる。
　また、上述した実施形態及び変形例において、コントローラ３０は、旋回油圧モータ２Ａに代えて、他のアクチュエータを動作させることで、上部旋回体３を目標施工面に正対させてもよい。例えば、コントローラ３０は、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（アクチュエータの一例）を自動的に動作させることにより、上部旋回体３を目標施工面に正対させるようにしてもよい。走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒは、相互に、異なる方向に回転することにより、上部旋回体３の向きを変化させることができるからである。具体的には、上部旋回体３の向きを左方向に変化させる必要がある場合、コントローラ３０は、右側のクローラに対応する走行油圧モータ１Ｒを順回転させ且つ左側のクローラに対応する走行油圧モータ１Ｌを逆回転させる。これにより、ショベル１００は、下部走行体１による超信地旋回（即ち、スピンターン）を行い、上部旋回体３の向きを左方向に変化させて、目標施工面に正対させることができる。
　最後に、本願は、２０１８年１１月１４日に出願した日本国特許出願２０１８－２１４１６２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
　１　下部走行体
　１Ｌ，１Ｒ　走行油圧モータ（アクチュエータ、走行モータ）
　２　旋回機構
　２Ａ　旋回油圧モータ（アクチュエータ、旋回駆動部）
　３　上部旋回体
　４　ブーム
　５　アーム
　６　バケット
　７　ブームシリンダ
　８　アームシリンダ
　９　バケットシリンダ
　２６　操作装置
　２６Ａ～２６Ｃ　レバー装置
　２９，２９Ａ～２９Ｃ　操作圧センサ
　３０　コントローラ（制御装置）
　３１，３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲ　比例弁
　３２，３２ＡＬ，３２ＡＲ，３２ＢＬ，３２ＢＲ，３２ＣＬ，３２ＣＲ　シャトル弁
　３３，３３ＡＬ，３３ＡＲ，３３ＢＬ，３３ＢＲ，３３ＣＬ，３３ＣＲ　比例弁
　５０　マシンガイダンス部
　５４　自動制御部
　１００　ショベル
　Ｓ１　ブーム角度センサ
　Ｓ２　アーム角度センサ
　Ｓ３　バケット角度センサ
　Ｓ４　機体傾斜センサ
　Ｓ５　旋回状態センサ
　Ｓ６　撮像装置（空間認識装置）
　Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｆ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ　カメラ
　Ｐ１　測位装置
　Ｔ１　通信装置

Claims (10)

  1. 　下部走行体と、
    　前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
    　前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、
    　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能な制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記上部旋回体が前記目標施工面に正対する状態を維持するように、前記正対制御を行う、
    　ショベル。
  2. 　前記下部走行体を駆動する一対の走行モータを備え、
    　前記制御装置は、前記一対の走行モータのうちの少なくとも一方により前記下部走行体が駆動されている場合に、前記上部旋回体が前記目標施工面に正対する状態を維持するように、前記正対制御を行う、
    　請求項１に記載のショベル。
  3. 　上部旋回体に搭載されるアタッチメントを備え、
    　前記アタッチメントが駆動されている場合に、前記上部旋回体が前記目標施工面に正対する状態を維持するように、前記正対制御を行う、
    　請求項１に記載のショベル。
  4. 　前記上部旋回体の向きを変化させることが可能な前記アクチュエータは、前記上部旋回体を駆動する旋回駆動部である、
    　請求項１に記載のショベル。
  5. 　前記上部旋回体の向きを変化させることが可能な前記アクチュエータは、走行モータである、
    　請求項１に記載のショベル。
  6. 　ショベルの周囲の様子を認識する空間認識装置を備え、
    　前記制御装置は、前記アクチュエータの動作開始前において、前記空間認識装置の取得情報に基づきショベルから所定範囲内に人が存在すると判断された場合に、前記アクチュエータを動作不能とする、
    　請求項１に記載のショベル。
  7. 　ショベルの周囲の様子を認識する空間認識装置と、
    　前記アクチュエータの操作を受け付ける操作装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記アクチュエータの動作開始前において、前記空間認識装置の取得情報に基づきショベルから所定範囲内に人が存在すると判断されると、前記操作装置が操作されても前記アクチュエータを駆動させない、
    　請求項１に記載のショベル。
  8. 　下部走行体と、
    　前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
    　前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
    　前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、
    　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能な制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記アタッチメントが前記目標施工面に近づく方向に前記上部旋回体が旋回操作された場合に、前記正対制御を開始する、
    　ショベル。
  9. 　下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、を備えるショベルの制御装置であって、
    　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能に構成され、前記上部旋回体が前記目標施工面に正対する状態を維持するように、前記正対制御を行う、
    　ショベルの制御装置。
  10. 　下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記上部旋回体の向きを変化させることが可能なアクチュエータと、を備えるショベルの制御装置であって、
    　目標施工面に関する情報と前記上部旋回体の向きに関する情報とに基づき、前記上部旋回体を前記目標施工面に正対させるように前記アクチュエータを動作させる正対制御を実行可能に構成され、前記アタッチメントが前記目標施工面に近づく方向に前記上部旋回体が旋回操作された場合に、前記正対制御を開始する、
    　ショベルの制御装置。
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