WO2020203887A1 - ショベル及びショベルの制御装置 - Google Patents

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WO2020203887A1
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    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7142Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders the output members being arranged in multiple groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/78Control of multiple output members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/85Control during special operating conditions

Definitions

  • This disclosure relates to excavators and excavator control devices.
  • Patent Document 1 a shovel equipped with an attachment including a boom, an arm and a bucket is known (see Patent Document 1).
  • the center of gravity is relatively high. Therefore, if the inclination of the ground changes during traveling, the excavator may swing back and forth.
  • the excavator according to the embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body, an attachment attached to the upper rotating body, and a traveling actuator for driving the lower traveling body.
  • the attachment actuator for moving the attachment and the control device provided on the upper swing body are provided, and the control device includes the traveling actuator and the traveling actuator according to the inclination of the ground on which the lower traveling body is traveling. At least one of the attachment actuators is operated autonomously.
  • FIG. 1 is a side view of the excavator 100
  • FIG. 2 is a top view of the excavator 100.
  • the lower traveling body 1 of the excavator 100 includes the crawler 1C.
  • the crawler 1C is driven by a traveling hydraulic motor 2M as a traveling actuator mounted on the lower traveling body 1.
  • the crawler 1C includes a left crawler 1CL and a right crawler 1CR.
  • the traveling hydraulic motor 2M includes a left traveling hydraulic motor 2ML and a right traveling hydraulic motor 2MR.
  • the left crawler 1CL is driven by the left traveling hydraulic motor 2ML
  • the right crawler 1CR is driven by the right traveling hydraulic motor 2MR.
  • the lower traveling body 1 is mounted so that the upper rotating body 3 can be swiveled via the swivel mechanism 2.
  • the swivel mechanism 2 is driven by a swivel hydraulic motor 2A as a swivel actuator mounted on the upper swivel body 3.
  • the swivel actuator may be a swivel motor generator as an electric actuator.
  • a boom 4 is attached to the upper swing body 3.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 as an end attachment is attached to the tip of the arm 5.
  • the boom 4, arm 5, and bucket 6 form an excavation attachment AT, which is an example of an attachment.
  • the boom 4 is driven by the boom cylinder 7, the arm 5 is driven by the arm cylinder 8, and the bucket 6 is driven by the bucket cylinder 9.
  • the boom cylinder 7, arm cylinder 8 and bucket cylinder 9 constitute an attachment actuator.
  • the boom 4 is rotatably supported up and down with respect to the upper swing body 3.
  • a boom angle sensor S1 is attached to the boom 4.
  • the boom angle sensor S1 can detect the boom angle ⁇ 1 , which is the rotation angle of the boom 4.
  • the boom angle ⁇ 1 is, for example, an ascending angle from the state in which the boom 4 is most lowered. Therefore, the boom angle ⁇ 1 becomes maximum when the boom 4 is raised most.
  • the arm 5 is rotatably supported with respect to the boom 4.
  • An arm angle sensor S2 is attached to the arm 5.
  • the arm angle sensor S2 can detect the arm angle ⁇ 2 , which is the rotation angle of the arm 5.
  • the arm angle ⁇ 2 is, for example, an opening angle from the most closed state of the arm 5. Therefore, the arm angle ⁇ 2 becomes maximum when the arm 5 is opened most.
  • the bucket 6 is rotatably supported with respect to the arm 5.
  • a bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6.
  • the bucket angle sensor S3 can detect the bucket angle ⁇ 3 , which is the rotation angle of the bucket 6.
  • the bucket angle ⁇ 3 is an opening angle from the most closed state of the bucket 6. Therefore, the bucket angle ⁇ 3 becomes maximum when the bucket 6 is opened most.
  • each of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 is composed of a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor. However, it may be composed only of an acceleration sensor. Further, the boom angle sensor S1 may be a stroke sensor attached to the boom cylinder 7, a rotary encoder, a potentiometer, an inertial measurement unit, or the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3.
  • the upper swing body 3 is provided with a cabin 10 as a driver's cab, and is equipped with a power source such as an engine 11. Further, a space recognition device 70, an orientation detection device 71, a positioning device 73, an airframe tilt sensor S4, a swivel angular velocity sensor S5, and the like are attached to the upper swivel body 3. Inside the cabin 10, an operating device 26, a controller 30, an information input device 72, a display device D1, a voice output device D2, and the like are provided. In this document, for convenience, the side of the upper swing body 3 to which the excavation attachment AT is attached is referred to as the front, and the side to which the counterweight is attached is referred to as the rear.
  • the space recognition device 70 is configured to recognize an object existing in the three-dimensional space around the excavator 100. Further, the space recognition device 70 is configured to calculate the distance from the space recognition device 70 or the excavator 100 to the object recognized by the space recognition device 70.
  • the space recognition device 70 is, for example, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a monocular camera, a stereo camera, a LIDAR, a distance image sensor, an infrared sensor, or the like.
  • the space recognition device 70 is attached to the front sensor 70F attached to the front end of the upper surface of the cabin 10, the rear sensor 70B attached to the rear end of the upper surface of the upper swing body 3, and the left end of the upper surface of the upper swing body 3.
  • the left sensor 70L and the right sensor 70R attached to the upper right end of the upper swing body 3 are included.
  • An upper sensor that recognizes an object existing in the space above the upper swivel body 3 may be attached to the excavator 100.
  • the space recognition device 70 is, for example, a monocular camera having an image sensor such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device D1.
  • the space recognition device 70 not only uses the captured image, but also uses a large number of signals (laser light, etc.) when the space recognition device 70 uses a LIDAR, a millimeter-wave radar, an ultrasonic sensor, a laser radar, or the like. May be detected from the reflected signal by transmitting the laser toward the object and receiving the reflected signal.
  • the space recognition device 70 may be configured to detect an object existing around the excavator 100.
  • the object is, for example, a terrain shape (inclination or hole, etc.), an electric wire, a utility pole, a person, an animal, a vehicle, a construction machine, a building, a wall, a helmet, a safety vest, work clothes, or a predetermined mark on the helmet. ..
  • the space recognition device 70 may be configured to be able to identify at least one of the type, position, shape, and the like of the object.
  • the space recognition device 70 may be configured so as to be able to distinguish between a person and an object other than a person.
  • the orientation detection device 71 is configured to detect information regarding the relative relationship between the orientation of the upper swing body 3 and the orientation of the lower traveling body 1.
  • the orientation detection device 71 may be composed of, for example, a combination of a geomagnetic sensor attached to the lower traveling body 1 and a geomagnetic sensor attached to the upper rotating body 3.
  • the orientation detection device 71 may be composed of a combination of a GNSS receiver attached to the lower traveling body 1 and a GNSS receiver attached to the upper rotating body 3.
  • the orientation detection device 71 may be a rotary encoder, a rotary position sensor, or the like.
  • the orientation detection device 71 may be configured by a resolver.
  • the orientation detection device 71 may be attached to, for example, a center joint provided in connection with the swivel mechanism 2 that realizes relative rotation between the lower traveling body 1 and the upper swivel body 3.
  • the orientation detection device 71 may be composed of a camera attached to the upper swing body 3. In this case, the orientation detection device 71 performs known image processing on the image (input image) captured by the camera attached to the upper swivel body 3 to detect the image of the lower traveling body 1 included in the input image. Then, the orientation detection device 71 identifies the longitudinal direction of the lower traveling body 1 by detecting the image of the lower traveling body 1 by using a known image recognition technique. Further, the orientation detection device 71 derives an angle formed between the direction of the front-rear axis of the upper swing body 3 and the longitudinal direction of the lower traveling body 1. The direction of the front-rear axis of the upper swing body 3 is derived from the mounting position of the camera. Since the crawler 1C protrudes from the upper swing body 3, the orientation detection device 71 can specify the longitudinal direction of the lower traveling body 1 by detecting the image of the crawler 1C. The orientation detection device 71 may be integrated with the controller 30.
  • the information input device 72 is configured so that the operator of the excavator can input information to the controller 30.
  • the information input device 72 is a switch panel installed close to the display unit of the display device D1.
  • the information input device 72 may be a touch panel arranged on the display unit of the display device D1, or may be a voice input device such as a microphone arranged in the cabin 10.
  • the information input device 72 may be a communication device. In this case, the operator can input information to the controller 30 via a communication terminal such as a smartphone.
  • the positioning device 73 is configured to measure the current position.
  • the positioning device 73 is a GNSS receiver, detects the position of the upper swing body 3, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the positioning device 73 may be a GNSS compass. In this case, the positioning device 73 can detect the position and orientation of the upper swing body 3.
  • the body tilt sensor S4 detects the tilt of the upper swivel body 3 with respect to a predetermined plane.
  • the airframe tilt sensor S4 is an acceleration sensor that detects the tilt angle (roll angle) around the front-rear axis and the tilt angle (pitch angle) around the left-right axis of the upper swing body 3 with respect to the horizontal plane.
  • Each of the front-rear axis and the left-right axis of the upper swivel body 3 passes through, for example, the excavator center point, which is one point on the swivel axis of the shovel 100, and is orthogonal to each other.
  • the turning angular velocity sensor S5 detects the turning angular velocity of the upper swing body 3. In this embodiment, it is a gyro sensor.
  • the turning angular velocity sensor S5 may be a resolver, a rotary encoder, or the like.
  • the turning angular velocity sensor S5 may detect the turning velocity.
  • the turning speed may be calculated from the turning angular velocity.
  • At least one of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the body tilt sensor S4, and the turning angular velocity sensor S5 is also referred to as an attitude detection device.
  • the posture of the excavation attachment AT is detected based on, for example, the outputs of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3.
  • the display device D1 is a device that displays information.
  • the display device D1 is a liquid crystal display installed in the cabin 10.
  • the display device D1 may be a display of a communication terminal such as a smartphone.
  • the audio output device D2 is a device that outputs audio.
  • the voice output device D2 includes at least one device that outputs voice to the operator inside the cabin 10 and a device that outputs voice to the operator outside the cabin 10. It may be a speaker attached to a communication terminal.
  • the controller 30 is a control device for controlling the excavator 100.
  • the controller 30 is composed of a computer including a CPU, a volatile storage device, a non-volatile storage device, and the like. Then, the controller 30 reads the program corresponding to each function from the non-volatile storage device, loads it into the volatile storage device, and causes the CPU to execute the corresponding process.
  • Each function is, for example, a machine guidance function for guiding the manual operation of the excavator 100 by the operator, supporting the manual operation of the excavator 100 by the operator, or operating the excavator 100 automatically or autonomously. Includes a machine control function.
  • the controller 30 includes a contact avoidance function that automatically or autonomously operates or stops the excavator 100 in order to avoid contact between an object existing within the monitoring range around the excavator 100 and the excavator 100. You may be. Monitoring of objects around the excavator 100 is performed not only within the monitoring range but also outside the monitoring range. At this time, the controller 30 detects the type and position of the object.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a hydraulic system mounted on the excavator 100.
  • the mechanical power transmission system is shown by a double line
  • the hydraulic oil line is shown by a solid line
  • the pilot line is shown by a broken line
  • the electric control system is shown by a dotted line.
  • the hydraulic system of the excavator 100 mainly includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, a pilot pump 15, a control valve unit 17, an operating device 26, a discharge pressure sensor 28, an operating pressure sensor 29, a controller 30, and the like.
  • the hydraulic system is configured to circulate hydraulic oil from the main pump 14 driven by the engine 11 to the hydraulic oil tank via the center bypass pipeline 40 or the parallel pipeline 42.
  • the engine 11 is a drive source for the excavator 100.
  • the engine 11 is, for example, a diesel engine that operates so as to maintain a predetermined rotation speed.
  • the output shaft of the engine 11 is connected to each input shaft of the main pump 14 and the pilot pump 15.
  • the main pump 14 is configured so that hydraulic oil can be supplied to the control valve unit 17 via the hydraulic oil line.
  • the main pump 14 is a swash plate type variable displacement hydraulic pump.
  • the regulator 13 is configured to be able to control the discharge amount of the main pump 14.
  • the regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14 by adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30.
  • the pilot pump 15 is configured to be able to supply hydraulic oil to the hydraulic control equipment including the operating device 26 via the pilot line.
  • the pilot pump 15 is a fixed displacement hydraulic pump.
  • the main pump 14 may be configured to realize the function of the pilot pump 15. In this case, the pilot pump 15 may be omitted.
  • the control valve unit 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic system in the excavator 100.
  • the control valve unit 17 includes control valves 171 to 176.
  • the control valve 175 includes a control valve 175L and a control valve 175R
  • the control valve 176 includes a control valve 176L and a control valve 176R.
  • the control valve unit 17 is configured to selectively supply the hydraulic oil discharged by the main pump 14 to one or a plurality of hydraulic actuators through the control valves 171 to 176.
  • the control valves 171 to 176 control, for example, the flow rate of the hydraulic oil flowing from the main pump 14 to the hydraulic actuator and the flow rate of the hydraulic oil flowing from the hydraulic actuator to the hydraulic oil tank.
  • the hydraulic actuator includes a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, a left traveling hydraulic motor 2ML, a right traveling hydraulic motor 2MR, and a swivel hydraulic motor 2A.
  • the operating device 26 is a device used by the operator to operate the actuator.
  • the operating device 26 includes, for example, an operating lever and an operating pedal.
  • the actuator includes at least one of a hydraulic actuator and an electric actuator.
  • the operating device 26 is configured to supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve unit 17 via the pilot line.
  • the pressure of the hydraulic oil (pilot pressure) supplied to each of the pilot ports is a pressure corresponding to the operation direction and the operation amount of the operation device 26 corresponding to each of the hydraulic actuators.
  • the operating device 26 may be an electrically controlled type instead of the pilot pressure type as described above.
  • the control valve in the control valve unit 17 may be an electromagnetic solenoid type spool valve.
  • the discharge pressure sensor 28 is configured to be able to detect the discharge pressure of the main pump 14. In the present embodiment, the discharge pressure sensor 28 outputs the detected value to the controller 30.
  • the operating pressure sensor 29 is configured to be able to detect the content of the operation of the operating device 26 by the operator.
  • the operating pressure sensor 29 detects the operating direction and operating amount of the operating device 26 corresponding to each of the actuators in the form of pressure (operating pressure), and outputs the detected value to the controller 30.
  • the content of the operation of the operating device 26 may be detected by using a sensor other than the operating pressure sensor.
  • the main pump 14 includes a left main pump 14L and a right main pump 14R. Then, the left main pump 14L circulates the hydraulic oil to the hydraulic oil tank via the left center bypass line 40L or the left parallel line 42L, and the right main pump 14R is the right center bypass line 40R or the right parallel line 42R. The hydraulic oil is circulated to the hydraulic oil tank via.
  • the left center bypass pipeline 40L is a hydraulic oil line passing through the control valves 171, 173, 175L and 176L arranged in the control valve unit 17.
  • the right center bypass line 40R is a hydraulic oil line passing through the control valves 172, 174, 175R and 176R arranged in the control valve unit 17.
  • the control valve 171 supplies the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the left hydraulic motor 2ML, and discharges the hydraulic oil discharged by the left hydraulic motor 2ML to the hydraulic oil tank. It is a spool valve that switches.
  • the control valve 172 supplies the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the right traveling hydraulic motor 2MR, and discharges the hydraulic oil discharged by the right traveling hydraulic motor 2MR to the hydraulic oil tank. It is a spool valve that switches.
  • the control valve 173 supplies the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A, and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil discharged by the swing hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank. It is a valve.
  • the control valve 174 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the bucket cylinder 9 and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank. ..
  • the control valve 175L is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil in order to supply the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the boom cylinder 7.
  • the control valve 175R is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the boom cylinder 7 and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank. ..
  • the control valve 176L is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the arm cylinder 8 and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank. ..
  • the control valve 176R is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the arm cylinder 8 and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank. ..
  • the left parallel pipeline 42L is a hydraulic oil line parallel to the left center bypass pipeline 40L.
  • the left parallel pipeline 42L can supply hydraulic oil to a control valve further downstream when the flow of hydraulic oil through the left center bypass pipeline 40L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, and 175L. ..
  • the right parallel pipeline 42R is a hydraulic oil line parallel to the right center bypass pipeline 40R.
  • the right parallel pipeline 42R can supply hydraulic oil to a control valve further downstream when the flow of hydraulic oil through the right center bypass pipeline 40R is restricted or blocked by any of the control valves 172, 174, and 175R. ..
  • the regulator 13 includes a left regulator 13L and a right regulator 13R.
  • the left regulator 13L controls the discharge amount of the left main pump 14L by adjusting the swash plate tilt angle of the left main pump 14L according to the discharge pressure of the left main pump 14L.
  • the left regulator 13L reduces the discharge amount by adjusting the swash plate tilt angle of the left main pump 14L in response to an increase in the discharge pressure of the left main pump 14L, for example.
  • the operating device 26 includes a left operating lever 26L, a right operating lever 26R, and a traveling lever 26D.
  • the traveling lever 26D includes a left traveling lever 26DL and a right traveling lever 26DR.
  • the left operating lever 26L is used for turning and operating the arm 5.
  • the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the lever operating amount into the pilot port of the control valve 176.
  • the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the lever operating amount into the pilot port of the control valve 173.
  • the hydraulic oil is introduced into the right pilot port of the control valve 176L and the hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 176R. ..
  • the hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 176L and the hydraulic oil is introduced into the right pilot port of the control valve 176R.
  • hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 173, and when operated in the right turning direction, the right pilot port of the control valve 173 is introduced. Introduce hydraulic oil to.
  • the right operating lever 26R is used for operating the boom 4 and the bucket 6.
  • the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the lever operating amount into the pilot port of the control valve 175.
  • the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the lever operating amount into the pilot port of the control valve 174.
  • hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 175R.
  • the hydraulic oil is introduced into the right pilot port of the control valve 175L, and the hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 175R.
  • the right operating lever 26R causes hydraulic oil to be introduced into the right pilot port of the control valve 174 when operated in the bucket closing direction, and into the left pilot port of the control valve 174 when operated in the bucket opening direction. Introduce hydraulic oil.
  • the traveling lever 26D is used to operate the crawler 1C.
  • the left traveling lever 26DL is used for operating the left crawler 1CL. It may be configured to work with the left travel pedal.
  • the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the lever operating amount into the pilot port of the control valve 171.
  • the right traveling lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR. It may be configured to work with the right-handed pedal.
  • the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the lever operating amount into the pilot port of the control valve 172.
  • the discharge pressure sensor 28 includes a discharge pressure sensor 28L and a discharge pressure sensor 28R.
  • the discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the left main pump 14L and outputs the detected value to the controller 30. The same applies to the discharge pressure sensor 28R.
  • the operating pressure sensor 29 includes the operating pressure sensors 29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, and 29DR.
  • the operating pressure sensor 29LA detects the content of the operator's operation of the left operating lever 26L in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the contents of the operation are, for example, the lever operation direction and the lever operation amount (lever operation angle).
  • the operation pressure sensor 29LB detects the content of the operation by the operator in the left-right direction with respect to the left operation lever 26L in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the operating pressure sensor 29RA detects the content of the operator's operation of the right operating lever 26R in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the operating pressure sensor 29RB detects the content of the operator's operation of the right operating lever 26R in the left-right direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the operating pressure sensor 29DL detects the content of the operator's operation of the left traveling lever 26DL in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the operating pressure sensor 29DR detects the content of the operator's operation on the right traveling lever 26DR in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the controller 30 receives the output of the operating pressure sensor 29, outputs a control command to the regulator 13 as necessary, and changes the discharge amount of the main pump 14. Further, the controller 30 receives the output of the control pressure sensor 19 provided upstream of the throttle 18, outputs a control command to the regulator 13 as needed, and changes the discharge amount of the main pump 14.
  • the diaphragm 18 includes a left diaphragm 18L and a right diaphragm 18R, and the control pressure sensor 19 includes a left control pressure sensor 19L and a right control pressure sensor 19R.
  • a left throttle 18L is arranged between the most downstream control valve 176L and the hydraulic oil tank. Therefore, the flow of hydraulic oil discharged by the left main pump 14L is limited by the left throttle 18L. Then, the left diaphragm 18L generates a control pressure for controlling the left regulator 13L.
  • the left control pressure sensor 19L is a sensor for detecting this control pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the controller 30 controls the discharge amount of the left main pump 14L by adjusting the swash plate tilt angle of the left main pump 14L according to this control pressure. The controller 30 decreases the discharge amount of the left main pump 14L as the control pressure is larger, and increases the discharge amount of the left main pump 14L as the control pressure is smaller.
  • the discharge amount of the right main pump 14R is also controlled in the same manner.
  • the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L passes through the left center bypass pipe 40L to the left.
  • the aperture reaches 18L.
  • the flow of hydraulic oil discharged by the left main pump 14L increases the control pressure generated upstream of the left throttle 18L.
  • the controller 30 reduces the discharge amount of the left main pump 14L to the allowable minimum discharge amount, and suppresses the pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the left center bypass line 40L.
  • the hydraulic oil discharged from the left main pump 14L flows into the hydraulic actuator to be operated via the control valve corresponding to the hydraulic actuator to be operated. Then, the flow of the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L reduces or eliminates the amount reaching the left throttle 18L, and lowers the control pressure generated upstream of the left throttle 18L. As a result, the controller 30 increases the discharge amount of the left main pump 14L, circulates sufficient hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated, and ensures the driving of the hydraulic actuator to be operated. The controller 30 also controls the discharge amount of the right main pump 14R in the same manner.
  • the hydraulic system of FIG. 3 can suppress wasteful energy consumption in the main pump 14 in the standby state.
  • the wasteful energy consumption includes a pumping loss generated in the center bypass line 40 by the hydraulic oil discharged from the main pump 14. Further, in the hydraulic system of FIG. 3, when operating the hydraulic actuator, the necessary and sufficient hydraulic oil can be reliably supplied from the main pump 14 to the hydraulic actuator to be operated.
  • FIGS. 4A-4D are partial views of the hydraulic system.
  • FIG. 4A is a partial view of the hydraulic system relating to the operation of the arm cylinder 8
  • FIG. 4B is a partial view of the hydraulic system relating to the operation of the boom cylinder 7.
  • FIG. 4C is a partial view of the hydraulic system for the operation of the bucket cylinder 9
  • FIG. 4D is a partial view of the hydraulic system for the operation of the swing hydraulic motor 2A.
  • FIGS. 5A and 5B are partial views of the hydraulic system.
  • FIG. 5A is a partial view of a hydraulic system relating to the operation of the left traveling hydraulic motor 2ML
  • FIG. 5B is a partial diagram of a hydraulic system relating to the operation of the right traveling hydraulic motor 2MR.
  • the hydraulic system includes a proportional valve 31 and a shuttle valve 32.
  • the proportional valve 31 includes proportional valves 31AL to 31FL and 31AR to 31FR
  • the shuttle valve 32 includes shuttle valves 32AL to 32FL and 32AR to 32FR.
  • a part of the hydraulic system related to the operation of the traveling hydraulic motor 2M includes a proportional valve 33.
  • the proportional valve 33 includes proportional valves 33EL, 33ER, 33FL, 33FR.
  • At least one of the parts relating to the operation of the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 includes a proportional valve 33 as well as a part of the hydraulic system relating to the operation of the traveling hydraulic motor 2M. You may be.
  • the proportional valve 31 functions as a control valve for machine control.
  • the proportional valve 31 is arranged in a pipeline connecting the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed.
  • the proportional valve 31 operates in response to a control command output from the controller 30. Therefore, the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the corresponding control valve in the control valve unit 17 via the proportional valve 31 and the shuttle valve 32, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. Can be supplied to the pilot port.
  • the shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port. One of the two inlet ports is connected to the operating device 26 and the other is connected to the proportional valve 31. The outlet port is connected to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve unit 17. Therefore, the shuttle valve 32 can make the higher of the pilot pressure generated by the operating device 26 and the pilot pressure generated by the proportional valve 31 act on the pilot port of the corresponding control valve.
  • the proportional valve 33 functions as a machine control control valve in the same manner as the proportional valve 31.
  • the proportional valve 33 is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed.
  • the proportional valve 33 operates in response to a control command output from the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then controls the corresponding control in the control valve unit 17 via the shuttle valve 32. Can be supplied to the pilot port of the valve.
  • the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 even when the specific operating device 26 is not operated. Further, the controller 30 can forcibly stop the operation of the traveling hydraulic motor 2M even when the traveling lever 26D is being operated.
  • the left operating lever 26L is used to operate the arm 5.
  • the left operating lever 26L utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure corresponding to the operation in the front-rear direction to the pilot port of the control valve 176.
  • the pilot pressure according to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R. Let it work.
  • the pilot pressure according to the operating amount is applied to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R.
  • a switch NS is provided on the left operating lever 26L.
  • the switch NS is a push button switch. The operator can operate the left operating lever 26L while pressing the switch NS.
  • the switch NS may be provided on the right operating lever 26R or may be provided at another position in the cabin 10.
  • the operating pressure sensor 29LA detects the content of the operator's operation of the left operating lever 26L in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31AL operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right side pilot port of the control valve 176L and the left side pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL is adjusted.
  • the proportional valve 31AR operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left side pilot port of the control valve 176L and the right side pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR is adjusted.
  • the proportional valves 31AL and 31AR can adjust the pilot pressure so that the control valves 176L and 176R can be stopped at any valve position.
  • the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the control valve 176R via the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL, regardless of the arm closing operation by the operator. Can be supplied to the pilot port on the left side of. That is, the arm 5 can be closed. Further, the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left side pilot port of the control valve 176L and the right side of the control valve 176R via the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR regardless of the arm opening operation by the operator. Can be supplied to the pilot port. That is, the arm 5 can be opened.
  • the right operating lever 26R is used to operate the boom 4.
  • the right operating lever 26R utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure corresponding to the operation in the front-rear direction to the pilot port of the control valve 175. More specifically, when the right operating lever 26R is operated in the boom raising direction (rear direction), the pilot pressure according to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R. Let it work. Further, when the right operating lever 26R is operated in the boom lowering direction (forward direction), the pilot pressure corresponding to the operating amount is applied to the right pilot port of the control valve 175R.
  • the operating pressure sensor 29RA detects the content of the operator's operation of the right operating lever 26R in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31BL operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right side pilot port of the control valve 175L and the left side pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL is adjusted.
  • the proportional valve 31BR operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left side pilot port of the control valve 175L and the right side pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR is adjusted.
  • the proportional valves 31BL and 31BR can adjust the pilot pressure so that the control valves 175L and 175R can be stopped at any valve position.
  • the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the control valve 175R via the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL, regardless of the boom raising operation by the operator. Can be supplied to the pilot port on the left side of. That is, the boom 4 can be raised. Further, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR regardless of the boom lowering operation by the operator. That is, the boom 4 can be lowered.
  • the right operating lever 26R is also used to operate the bucket 6. Specifically, the right operating lever 26R utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure corresponding to the operation in the left-right direction to the pilot port of the control valve 174. More specifically, when the right operating lever 26R is operated in the bucket closing direction (left direction), the pilot pressure according to the operating amount is applied to the left pilot port of the control valve 174. Further, when the right operating lever 26R is operated in the bucket opening direction (right direction), the pilot pressure according to the operating amount is applied to the right pilot port of the control valve 174.
  • the operating pressure sensor 29RB detects the content of the operator's operation of the right operating lever 26R in the left-right direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31CL operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL is adjusted.
  • the proportional valve 31CR operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR is adjusted.
  • the proportional valves 31CL and 31CR can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at an arbitrary valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL regardless of the bucket closing operation by the operator. That is, the bucket 6 can be closed. Further, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR regardless of the bucket opening operation by the operator. That is, the bucket 6 can be opened.
  • the left operating lever 26L is also used to operate the turning mechanism 2.
  • the left operating lever 26L utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure corresponding to the operation in the left-right direction to the pilot port of the control valve 173. More specifically, when the left operating lever 26L is operated in the left turning direction (left direction), the pilot pressure according to the operating amount is applied to the left pilot port of the control valve 173. Further, when the left operating lever 26L is operated in the right turning direction (right direction), the pilot pressure according to the operating amount is applied to the right pilot port of the control valve 173.
  • the operating pressure sensor 29LB detects the content of the operator's operation of the left operating lever 26L in the left-right direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31DL operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL and the shuttle valve 32DL is adjusted.
  • the proportional valve 31DR operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR and the shuttle valve 32DR is adjusted.
  • the proportional valves 31DL and 31DR can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at an arbitrary valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL and the shuttle valve 32DL, regardless of the left turning operation by the operator. That is, the turning mechanism 2 can be turned to the left. Further, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR and the shuttle valve 32DR regardless of the right turning operation by the operator. That is, the turning mechanism 2 can be turned to the right.
  • the left traveling lever 26DL is used to operate the left crawler 1CL.
  • the left traveling lever 26DL utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure corresponding to the operation in the front-rear direction to the pilot port of the control valve 171. More specifically, when the left traveling lever 26DL is operated in the forward direction (forward direction), the pilot pressure according to the amount of operation is applied to the left pilot port of the control valve 171. Further, when the left traveling lever 26DL is operated in the reverse direction (reverse direction), the pilot pressure according to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 171.
  • the operating pressure sensor 29DL detects the content of the operator's operation of the left traveling lever 26DL in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31EL operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 171 via the proportional valve 31EL and the shuttle valve 32EL is adjusted.
  • the proportional valve 31ER operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 171 via the proportional valve 31ER and the shuttle valve 32ER is adjusted.
  • the proportional valves 31EL and 31ER can adjust the pilot pressure so that the control valve 171 can be stopped at an arbitrary valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 171 via the proportional valve 31EL and the shuttle valve 32EL, regardless of the left forward operation by the operator. That is, the left crawler 1CL can be advanced. Further, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 171 via the proportional valve 31ER and the shuttle valve 32ER regardless of the left reverse operation by the operator. That is, the left crawler 1CL can be moved backward.
  • the proportional valve 33EL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 171 via the left traveling lever 26DL, the proportional valve 33EL, and the shuttle valve 32EL is reduced.
  • the proportional valve 33ER operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 171 via the left traveling lever 26DL, the proportional valve 33ER, and the shuttle valve 32ER is reduced.
  • the proportional valves 33EL and 33ER can adjust the pilot pressure so that the control valve 171 can be stopped at an arbitrary valve position.
  • the controller 30 reduces the pilot pressure acting on the left pilot port of the control valve 171 as necessary even when the operator is performing a left forward operation, and the lower traveling body 1 It is possible to forcibly stop the left forward movement of. The same applies to the case where the left reverse movement of the lower traveling body 1 is forcibly stopped while the left reverse operation is being performed by the operator.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31ER as necessary even when the operator is performing a left forward operation, and is a control valve located on the opposite side of the left pilot port of the control valve 171.
  • the left forward operation of the lower traveling body 1 may be forcibly stopped by increasing the pilot pressure acting on the right pilot port of 171 and forcibly returning the control valve 171 to the neutral position.
  • the proportional valve 33EL may be omitted.
  • the right traveling lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR.
  • the right traveling lever 26DR utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure corresponding to the operation in the front-rear direction to the pilot port of the control valve 172. More specifically, when the right traveling lever 26DR is operated in the forward direction (forward direction), the pilot pressure according to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 172. Further, when the right traveling lever 26DR is operated in the reverse direction (reverse direction), the pilot pressure according to the amount of operation is applied to the left pilot port of the control valve 172.
  • the operating pressure sensor 29DR detects the content of the operator's operation of the right traveling lever 26DR in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31FL operates in response to a current command output from the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 172 via the proportional valve 31FL and the shuttle valve 32FL is adjusted.
  • the proportional valve 31FR operates in response to a current command output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 172 via the proportional valve 31FR and the shuttle valve 32FR is adjusted.
  • the proportional valves 31FL and 31FR can adjust the pilot pressure so that the control valve 172 can be stopped at an arbitrary valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 172 via the proportional valve 31FL and the shuttle valve 32FL, regardless of the right forward operation by the operator. That is, the right crawler 1CR can be advanced. Further, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 172 via the proportional valve 31FR and the shuttle valve 32FR regardless of the right reverse operation by the operator. That is, the right crawler 1CR can be moved backward.
  • the proportional valve 33FL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 172 via the right traveling lever 26DR, the proportional valve 33FL, and the shuttle valve 32FL is reduced.
  • the proportional valve 33FR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced into the right pilot port of the control valve 172 is reduced via the pilot pump 15, the right traveling lever 26DR, the proportional valve 33FR, and the shuttle valve 32FR.
  • the proportional valves 33FL and 33FR can adjust the pilot pressure so that the control valve 172 can be stopped at an arbitrary valve position.
  • the controller 30 reduces the pilot pressure acting on the right pilot port of the control valve 172 as necessary even when the operator is performing the right forward operation, and the lower traveling body 1 It is possible to forcibly stop the right forward movement of. The same applies to the case where the right reverse movement of the lower traveling body 1 is forcibly stopped while the right reverse operation is being performed by the operator.
  • the controller 30 controls the proportional valve 31FL as necessary even when the operator is performing a right forward operation, and is a control valve located on the opposite side of the right pilot port of the control valve 172.
  • the right forward movement of the lower traveling body 1 may be forcibly stopped by increasing the pilot pressure acting on the left pilot port of 172 and forcibly returning the control valve 172 to the neutral position.
  • the proportional valve 33FR may be omitted. The same applies to the case where the right reverse movement of the lower traveling body 1 is forcibly stopped when the right reverse operation is performed by the operator.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the controller 30.
  • the controller 30 receives a signal output by at least one of the information acquisition device E1 and the switch NS, executes various calculations, and at least the proportional valve 31, the display device D1, and the voice output device D2. It is configured so that a control command can be output to one.
  • the information acquisition device E1 detects information about the excavator 100.
  • the information acquisition device E1 includes a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a body tilt sensor S4, a turning angle speed sensor S5, a boom rod pressure sensor, a boom bottom pressure sensor, and an arm rod pressure sensor.
  • the information acquisition device E1 includes, for example, information about the excavator 100, such as boom angle, arm angle, bucket angle, body tilt angle, turning angular velocity, boom rod pressure, boom bottom pressure, arm rod pressure, arm bottom pressure, bucket rod pressure, Bucket bottom pressure, boom stroke amount, arm stroke amount, bucket stroke amount, discharge pressure of main pump 14, operating pressure of operating device 26, information on objects existing in the three-dimensional space around the excavator 100, upper swivel body 3 At least one of the information regarding the relative relationship between the orientation and the orientation of the lower traveling body 1, the information input to the controller 30, and the information regarding the current position is acquired. Further, the information acquisition device E1 may obtain information from other construction machines, flying objects, or the like.
  • the air vehicle is, for example, a multicopter or an airship that acquires information about the work site.
  • the controller 30 mainly has an autonomous control unit 30B as a functional element.
  • the autonomous control unit 30B may be configured by hardware or software.
  • the autonomous control unit 30B is configured to be able to autonomously control the excavator 100 regardless of the presence or absence of operation by the operator.
  • the autonomous control unit 30B can autonomously operate the hydraulic actuator by outputting a control command to the proportional valve 31 when a predetermined start condition is satisfied.
  • the autonomous control unit 30B can autonomously operate each actuator by giving a current command to the proportional valve 31 and individually adjusting the pilot pressure acting on the control valve corresponding to each actuator. ..
  • the boom cylinder 7 can be operated regardless of whether the right operating lever 26R is tilted in the front-rear direction, and the arm cylinder 8 can be operated regardless of whether the left operating lever 26L is tilted in the front-rear direction.
  • the left traveling hydraulic motor 2ML can be operated regardless of whether the left traveling pedal is depressed, and the right traveling hydraulic motor 2MR can be operated regardless of whether the right traveling pedal is tilted. Can be done.
  • the autonomous control unit 30B outputs a current command to the proportional valve 31BL, the pilot pressure acting on the right pilot port of the control valve 175L, and the left pilot of the control valve 175R. It is configured so that the pilot pressure acting on the port can be adjusted.
  • the autonomous control unit 30B applies the same pilot pressure as when the right operating lever 26R is actually operated in the boom raising direction even when the right operating lever 26R is not operated in the boom raising direction. It can be generated and the boom cylinder 7 can be extended.
  • the boom cylinder 7 is contracted.
  • the bucket cylinder 9 is expanded and contracted, and the traveling hydraulic motor 2M is rotated.
  • the autonomous control unit 30B When the hydraulic actuator is operated autonomously, the autonomous control unit 30B outputs a control command to at least one of the display device D1 and the voice output device D2, and the operator indicates that the hydraulic actuator is operated autonomously. You may tell to.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a process in which the autonomous control unit 30B autonomously controls the posture of the excavation attachment AT of the excavator 100 traveling uphill (hereinafter, referred to as “first autonomous control process”).
  • the autonomous control unit 30B repeatedly executes this first autonomous control process at a predetermined control cycle while the excavator 100 is traveling uphill.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the excavator 100 is running based on the outputs of the operating pressure sensors 29DL and 29DR, and the excavator 100 goes uphill based on the output of the aircraft tilt sensor S4. Determine if it is located.
  • the autonomous control unit 30B determines that the excavator 100 is located on a substantially horizontal plane, that is, when it is determined that the excavator 100 is not located on an uphill, the execution of the first autonomous control process is stopped. May be good. Further, the autonomous control unit 30B may stop the execution of the first autonomous control process when the attachment actuator is moved via the manual operation of the operation device 26. This is to prioritize the movement of the attachment actuator based on manual operation.
  • the autonomous control unit 30B extends the attachment actuator so that the posture of the excavation attachment AT becomes a predetermined climbing posture. Therefore, in the climbing posture, the attachment is in a lifted state, and the position of the center of gravity of the excavator 100 is in a raised state. Whether or not the posture should be climbing may be determined based on whether or not the inclination of a predetermined angle or more continues for a predetermined distance.
  • the autonomous control unit 30B may change the climbing posture according to the magnitude of the slope of the uphill.
  • 8A to 8C and 9A to 9D are side views of the excavator 100 traveling uphill.
  • 8A to 8C show the movement of the excavator 100 until the excavator 100 reaches the upper end P2 of the uphill in the order of FIGS. 8A, 8B, and 8C.
  • 9A-9D show the movement of the excavator 100 when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill in the order of FIGS. 9A, 9B, 9C, and 9D.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the predetermined start condition is satisfied, that is, whether or not the bucket 6 exceeds the upper end P2 of the uphill (step ST1).
  • the autonomous control unit 30B calculates the horizontal distance HD1 between the predetermined point P1 on the bucket 6 and the upper end P2 of the uphill.
  • the predetermined point P1 on the bucket 6 is, for example, the point on the bucket 6 which is the most forward in the traveling direction.
  • the autonomous control unit 30B calculates the horizontal distance HD1 based on the position of the upper end P2 derived from the output of the front sensor 70F and the position of the predetermined point P1 derived from the output of the posture detection device.
  • the horizontal distance HD1 may be calculated based on the position information acquired by the positioning device 73, or may be calculated based on the position information acquired by the space recognition device 70. Then, as shown in FIG. 8A, the autonomous control unit 30B determines that the bucket 6 does not exceed the upper end P2 of the uphill when the horizontal distance HD1 is larger than the predetermined value (zero). On the other hand, as shown in FIG. 8B, the autonomous control unit 30B determines that the bucket 6 has exceeded the upper end P2 of the uphill when the horizontal distance HD1 becomes a predetermined value (zero) or less.
  • step ST1 When it is determined that the bucket 6 does not exceed the upper end P2 of the uphill (NO in step ST1), the autonomous control unit 30B executes step ST3 without changing the posture of the excavation attachment AT.
  • the autonomous control unit 30B lowers the bucket 6 (step ST2). By this operation, the center of gravity of the excavator 100 moves downward.
  • the autonomous control unit 30B outputs a control command to the proportional valve 31 so that the bucket height, which is the vertical distance between the bucket 6 and the ground, becomes a predetermined value HT. Then, the boom cylinder 7 is contracted (see arrow AR1), and the boom 4 is lowered (see arrow AR2).
  • the height of the bucket may be a vertical distance between the toe of the bucket 6 and the ground.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not another start condition is satisfied, that is, whether or not the counterweight has floated (step ST3).
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the counterweight has floated based on the output of the airframe tilt sensor S4.
  • the autonomous control unit 30B may determine whether or not the counterweight has floated based on the output of another device such as the front sensor 70F.
  • the autonomous control unit 30B continuously derives a change in the pitch angle of the upper swing body 3 from the output of the airframe tilt sensor S4, and determines that the counterweight has floated when the change becomes larger than a predetermined value. To do.
  • the autonomous control unit 30B ends the first autonomous control process this time without changing the posture of the excavation attachment AT.
  • the autonomous control unit 30B raises the bucket 6 (step ST4).
  • the autonomous control unit 30B buckets.
  • a control command is output to the proportional valve 31 so that the height becomes a predetermined value HT, the boom cylinder 7 is extended (see arrow AR7), and the boom 4 is raised (see arrow AR8).
  • the autonomous control unit 30B extends the boom cylinder 7 so that the bucket height becomes a predetermined value HT (see arrow AR10). , Raise the boom 4 (see arrow AR11).
  • the autonomous control unit 30B can slowly land the excavator 100 on the horizontal plane at the end of the uphill while suppressing the pitching of the excavator 100. This is because the autonomous control unit 30B can cancel the rotational moment that causes the counterweight to rise by raising the bucket 6 and moving the position of the center of gravity of the excavator 100 upward when the counterweight is lifted.
  • the autonomous control unit 30B has the boom cylinder 7 so that the bucket height becomes the predetermined value HT even after the tip of the lower traveling body 1 exceeds the upper end P2 of the uphill. Is contracted to lower the boom 4.
  • the autonomous control unit 30B determines that the counterweight is lifted by the tip of the lower traveling body 1 protruding into the air, and the bucket height is a predetermined value.
  • the boom cylinder 7 is extended to raise the boom 4 so as to be HT.
  • the autonomous control unit 30B may move the boom 4 up and down without determining whether or not the counterweight has floated.
  • the autonomous control unit 30B may expand and contract the boom cylinder 7 so that the bucket height is maintained at a predetermined value HT, for example, based on the output of the front sensor 70F.
  • the autonomous control unit 30B may move the bucket 6 up and down by expanding and contracting the boom cylinder 7, expanding and contracting the arm cylinder 8, expanding and contracting the bucket cylinder 9, or a combination thereof.
  • the autonomous control unit 30B moves the excavator 100 back and forth due to a sudden change in the pitch angle of the excavator 100 due to the lifting of the tip of the lower traveling body 1 when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill. It is possible to suppress rocking.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the autonomous control unit 30B.
  • the autonomous control unit 30B can realize the movement of the excavator 100 as shown in FIGS. 8A to 8C and 9A to 9D.
  • the autonomous control unit 30B has a terrain determination unit Fa, a shovel position calculation unit Fb, a position comparison unit Fc, a bucket position calculation unit Fd, a bucket position command generation unit Fe, and a command value calculation unit Ff.
  • the terrain determination unit Fa, the excavator position calculation unit Fb, the position comparison unit Fc, the bucket position calculation unit Fd, the bucket position command generation unit Fe, and the command value calculation unit Ff are represented separately for convenience of explanation. However, it does not have to be physically distinguished, and may be composed of software components or hardware components that are totally or partially common.
  • the terrain determination unit Fa is configured to determine the terrain. In the example shown in FIG. 10, the terrain determination unit Fa determines whether or not there is an uphill around the excavator 100 based on the output of the space recognition device 70.
  • the excavator position calculation unit Fb is configured to calculate the position of the excavator 100.
  • the excavator position calculation unit Fb calculates the position (latitude, longitude, and altitude) of the excavator 100 based on the output of the positioning device 73.
  • the position comparison unit Fc is configured to compare the position of the uphill determined to exist by the terrain determination unit Fa with the position of the excavator 100 calculated by the excavator position calculation unit Fb. With this configuration, the position comparison unit Fc can determine whether or not the excavator 100 is traveling uphill.
  • the bucket position calculation unit Fd is configured to calculate the position of a predetermined point P1 on the bucket 6.
  • the bucket position calculation unit Fd is a predetermined point P1 which is a point on the bucket 6 which is the frontmost in the traveling direction of the excavator 100 based on the output of the positioning device 73 and the output of the posture detection device. Calculate the position of.
  • the predetermined point P1 of the bucket 6 is, for example, a point on the bottom surface of the bucket 6, a point on the back surface, a point on the toe of the bucket 6, or the like.
  • the bucket position command generation unit Fe is configured to generate a command regarding the position of the bucket 6 (hereinafter referred to as "bucket position command").
  • the bucket position command generation unit Fe generates a bucket position command when the position comparison unit Fc determines that the excavator 100 is traveling uphill.
  • the bucket position command generation unit Fe calculates the horizontal distance HD1 between the predetermined point P1 on the bucket 6 and the upper end P2 of the uphill. Then, the bucket position command generation unit Fe determines that the bucket 6 has exceeded the upper end P2 of the uphill when the horizontal distance HD1 becomes a predetermined value (zero) or less. Then, when it is determined that the bucket 6 has exceeded the upper end P2 of the uphill, the bucket position command generation unit Fe generates a bucket position command so that the bucket 6 can be lowered. More specifically, the bucket position command generation unit Fe generates a bucket position command so that the bucket height, which is the vertical distance between the bucket 6 and the ground, becomes a predetermined value HT.
  • the command value calculation unit Ff is configured to calculate a command value for operating the actuator.
  • the command value calculation unit Ff has a command value ⁇ 1r regarding the boom angle ⁇ 1 and a command value ⁇ 2r regarding the arm angle ⁇ 2 based on the bucket position command generated by the bucket position command generation unit Fe.
  • the command value ⁇ 3r for the bucket angle ⁇ 3 is calculated.
  • the command value calculation unit Ff calculates the command value ⁇ 1r as necessary even when the boom 4 is not operated. This is to operate the boom 4 automatically. The same applies to the arm 5 and the bucket 6.
  • the autonomous control unit 30B operates the boom cylinder 7 so that the actual boom angle ⁇ 1 becomes the same as the generated command value ⁇ 1r, and the actual arm angle ⁇ 2 becomes the generated command value ⁇ .
  • the arm cylinder 8 is operated so as to be the same as 2r
  • the bucket cylinder 9 is operated so that the actual bucket angle ⁇ 3 is the same as the generated command value ⁇ 3r .
  • the autonomous control unit 30B generates a boom cylinder pilot pressure command corresponding to the difference ⁇ 1 between the current value of the boom angle ⁇ 1 and the command value ⁇ 1 r. Then, the control current corresponding to the boom cylinder pilot pressure command is output to the boom control mechanism (not shown).
  • the boom control mechanism is configured so that a pilot pressure corresponding to a control current corresponding to a boom cylinder pilot pressure command can be applied to a control valve 175 as a boom control valve.
  • the boom control mechanism may be, for example, the proportional valve 31BL and the proportional valve 31BR in FIG. 4B.
  • control valve 175 that receives the pilot pressure generated by the boom control mechanism causes the hydraulic oil discharged from the main pump 14 to flow into the boom cylinder 7 in the flow direction and flow rate corresponding to the pilot pressure.
  • the autonomous control unit 30B may generate a boom spool control command based on the spool displacement amount of the control valve 175 detected by the boom spool displacement sensor (not shown).
  • the boom spool displacement sensor is a sensor that detects the displacement amount of the spool constituting the control valve 175.
  • the controller 30 may output a control current corresponding to the boom spool control command to the boom control mechanism.
  • the boom control mechanism applies a pilot pressure corresponding to the control current corresponding to the boom spool control command to the control valve 175.
  • the boom cylinder 7 expands and contracts due to the hydraulic oil supplied via the control valve 175.
  • the boom angle sensor S1 detects the boom angle ⁇ 1 of the boom 4 moved by the telescopic boom cylinder 7.
  • the autonomous control unit 30B feeds back the boom angle ⁇ 1 detected by the boom angle sensor S1 as the current value of the boom angle ⁇ 1 used when generating the boom cylinder pilot pressure command.
  • the above description relates to the operation of the boom 4 based on the command value ⁇ 1 r, but the same applies to the operation of the arm 5 based on the command value ⁇ 2 r and the operation of the bucket 6 based on the command value ⁇ 3 r.
  • the arm control mechanism (not shown) is configured so that a pilot pressure corresponding to a control current corresponding to an arm cylinder pilot pressure command can be applied to a control valve 176 as an arm control valve.
  • the arm control mechanism may be, for example, the proportional valve 31AL and the proportional valve 31AR in FIG. 4A.
  • the bucket control mechanism (not shown) is configured so that a pilot pressure corresponding to a control current corresponding to a bucket cylinder pilot pressure command can be applied to a control valve 174 as a bucket control valve.
  • the bucket control mechanism may be, for example, the proportional valve 31CL and the proportional valve 31CR in FIG. 4C.
  • FIG. 11 shows a flowchart of a process in which the autonomous control unit 30B autonomously controls the posture of the excavation attachment AT of the excavator 100 approaching an uphill (hereinafter, referred to as “second autonomous control process”).
  • the autonomous control unit 30B repeatedly executes this second autonomous control process at a predetermined control cycle when the excavator 100 is approaching an uphill.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not a predetermined start condition is satisfied, that is, whether or not the first remaining distance, which is the distance between the bucket 6 and the lower end of the uphill, is less than the predetermined distance. (Step ST11).
  • the autonomous control unit 30B is located between the predetermined point P1 on the bucket 6 and the lower end of the uphill based on, for example, the output of the positioning device 73 and the terrain data stored in advance in the non-volatile storage device or the like.
  • the horizontal distance of is derived as the first remaining distance.
  • the autonomous control unit 30B may derive the first remaining distance based on the output of the front sensor 70F. Then, the autonomous control unit 30B compares the derived first remaining distance with the predetermined distance stored in advance in the non-volatile storage device or the like.
  • the autonomous control unit 30B executes step ST13 without changing the posture of the excavation attachment AT.
  • the autonomous control unit 30B converts the posture of the excavation attachment AT into the predetermined posture (step ST12).
  • the autonomous control unit 30B converts the current posture of the excavation attachment AT into a climbing posture by expanding and contracting at least one of the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, and the bucket height is predetermined. To be maintained at a value.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not another start condition is satisfied, that is, whether or not the excavator 100 has passed the lower end of the uphill (step ST13). In this example, the autonomous control unit 30B determines whether or not the first remaining distance has reached zero. Then, when the first remaining distance reaches zero, it is determined that the excavator 100 has passed the lower end of the uphill.
  • the autonomous control unit 30B ends the second autonomous control process this time without changing the posture of the excavation attachment AT.
  • the autonomous control unit 30B raises the bucket 6 (step ST14).
  • the autonomous control unit 30B extends the boom cylinder 7 so that the bucket height, which is the vertical distance between the bucket 6 and the ground (uphill slope), becomes a predetermined value, and the boom 4 To raise.
  • the height of the bucket may be a vertical distance between the toe of the bucket 6 and the ground (uphill slope).
  • the operator of the excavator 100 can change the posture of the excavation attachment AT to the uphill posture simply by operating the traveling lever 26D to bring the excavator 100 closer to the uphill.
  • the autonomous control unit 30B can prevent the bucket 6 from colliding with the inclined surface of the uphill when the excavator 100 passes the lower end of the uphill.
  • FIG. 12 shows a flowchart of a process in which the autonomous control unit 30B autonomously controls the posture of the excavation attachment AT of the excavator 100 traveling uphill (hereinafter, referred to as “third autonomous control process”).
  • the autonomous control unit 30B repeatedly executes this third autonomous control process at a predetermined control cycle while the excavator 100 is traveling uphill.
  • the autonomous control unit 30B acquires the bucket height, which is the vertical distance between the bucket 6 and the ground (step ST21).
  • the autonomous control unit 30B determines the vertical distance between the lowest point of the bucket 6 and the ground based on the terrain data stored in advance in the non-volatile storage device or the like and the output of the attitude detection device. Calculated as height.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the predetermined start condition is satisfied, that is, whether or not the bucket height is less than the lower limit value (step ST22).
  • the lower limit value is a value that can prevent the bucket 6 from coming into contact with the slope while climbing a slope, and is stored in advance in a non-volatile storage device or the like.
  • the autonomous control unit 30B raises the bucket 6 (step ST23).
  • the autonomous control unit 30B raises the bucket 6 by extending the boom cylinder 7 by a predetermined stroke amount.
  • the autonomous control unit 30B may raise and lower the bucket 6 by expanding and contracting the boom cylinder 7, expanding and contracting the arm cylinder 8, expanding and contracting the bucket cylinder 9, and a combination thereof.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the bucket height is larger than the upper limit value (step ST24).
  • the upper limit value is a value (value equal to or higher than the lower limit value) that can prevent the bucket 6 and the slope from coming into contact with each other during climbing, and is stored in advance in a non-volatile storage device or the like.
  • the autonomous control unit 30B lowers the bucket 6 (step ST25).
  • the autonomous control unit 30B lowers the bucket 6 by contracting the boom cylinder 7 by a predetermined stroke amount.
  • the autonomous control unit 30B may lower the bucket 6 by expanding / contracting the boom cylinder 7, expanding / contracting the arm cylinder 8, expanding / contracting the bucket cylinder 9, and a combination thereof.
  • the autonomous control unit 30B ends the third autonomous control process this time without changing the posture of the excavation attachment AT.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the bucket height is greater than the upper limit value after determining that the bucket height is equal to or greater than the lower limit value, but the bucket height is equal to or less than the upper limit value. After determining that, it may be determined whether or not the bucket height is less than the lower limit value.
  • the autonomous control unit 30B can maintain the bucket height within the range of the lower limit value or more and the upper limit value or less when the excavator 100 is traveling uphill. Therefore, the autonomous control unit 30B maintains the posture of the excavation attachment AT in an appropriate climbing posture until the excavator 100 exceeds the upper end P2 of the uphill, as in the case of executing the first autonomous control process shown in FIG. It is possible to prevent the tip of the lower traveling body 1 from being lifted.
  • the autonomous control unit 30B can slowly land the excavator 100 on the horizontal plane at the tip of the uphill while suppressing the pitching of the excavator 100.
  • FIG. 13 shows a flowchart of a process in which the autonomous control unit 30B autonomously controls the traveling speed of the excavator 100 traveling uphill (hereinafter, referred to as “fourth autonomous control process”).
  • the autonomous control unit 30B repeatedly executes the fourth autonomous control process at a predetermined control cycle while the excavator 100 is traveling uphill. For example, the autonomous control unit 30B determines whether or not the excavator 100 is running based on the outputs of the operating pressure sensors 29DL and 29DR, and the excavator 100 goes uphill based on the output of the aircraft tilt sensor S4. Determine if it is located.
  • the autonomous control unit 30B determines that the excavator 100 is located on a substantially horizontal plane, that is, when it is determined that the excavator 100 is not located on an uphill, the execution of the fourth autonomous control process is stopped. May be good. Further, the autonomous control unit 30B may stop the execution of the fourth autonomous control process when the attachment actuator is moved via the manual operation of the operation device 26. This is to prioritize the movement of the attachment actuator based on manual operation.
  • 14A to 14C are side views of the excavator 100 traveling uphill.
  • 14A to 14C show the movement of the excavator 100 when the excavator 100 travels uphill in the order of FIGS. 14A, 14B, and 14C.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not the predetermined start condition is satisfied, that is, whether or not the second remaining distance RD, which is the distance between the bucket 6 and the upper end P2 of the uphill, is less than the predetermined distance TH1. (Step ST31).
  • the autonomous control unit 30B sets the upper end P2 of the uphill and the center point P3 of the excavator 100 based on, for example, the output of the positioning device 73 and the terrain data stored in advance in the non-volatile storage device or the like.
  • the horizontal distance between them is derived as the second remaining distance RD.
  • the second remaining distance RD may be a horizontal distance between the predetermined point P1 on the bucket 6 and the upper end P2 of the uphill.
  • the autonomous control unit 30B may derive the second remaining distance RD based on the output of the front sensor 70F. Then, the autonomous control unit 30B compares the derived second remaining distance RD with the predetermined distance TH1 stored in advance in the non-volatile storage device or the like.
  • step ST31 When it is determined that the second remaining distance RD is equal to or greater than the predetermined distance TH1 (NO in step ST31), the autonomous control unit 30B executes step ST33 without changing the traveling speed.
  • the autonomous control unit 30B limits the traveling speed (step ST32).
  • the autonomous control unit 30B limits the traveling speed of the excavator 100 by reducing the amount of hydraulic oil supplied to the traveling hydraulic motor 2M regardless of the operation content of the traveling lever 26D.
  • the autonomous control unit 30B waits until the second remaining distance RD, which is the distance between the upper end P2 of the uphill and the center point P3 of the excavator 100, falls below the predetermined distance TH1. , Do not limit the running speed. Therefore, the excavator 100 travels at a speed corresponding to the amount of operation of the traveling lever 26D.
  • the long thick arrow AR21 in FIG. 14A indicates a state in which the excavator 100 is traveling uphill at a relatively high speed.
  • the autonomous control unit 30B limits the traveling speed when the second remaining distance RD is less than the predetermined distance TH1. Therefore, the excavator 100 travels at a predetermined speed limit even when the traveling lever 26D is tilted to the maximum.
  • the short dotted arrow AR22 in FIG. 14B shows the excavator 100 traveling uphill at a relatively small speed limit.
  • the autonomous control unit 30B determines whether or not another start condition is satisfied, that is, whether or not the excavator 100 has passed the upper end P2 of the uphill (step ST33).
  • the autonomous control unit 30B is a mileage that is the distance between the upper end P2 of the uphill and the center point P3 of the excavator 100 after the second remaining distance RD reaches zero. It is determined whether or not the MD exceeds the predetermined distance TH2. Then, if the mileage MD is a predetermined distance TH2 or more, it is determined that the excavator 100 has passed the upper end P2 of the uphill.
  • the autonomous control unit 30B ends the fourth autonomous control process this time without releasing the limitation of the traveling speed. ..
  • the autonomous control unit 30B does not release the limitation on the traveling speed when the traveling distance MD is still less than the predetermined distance TH2. Therefore, the excavator 100 travels at a predetermined speed limit even when the traveling lever 26D is tilted to the maximum.
  • the short dotted arrow AR23 in FIG. 14C shows the excavator 100 traveling at a relatively small speed limit.
  • the autonomous control unit 30B releases the restriction on the traveling speed (step ST34).
  • the autonomous control unit 30B releases the limitation on the traveling speed when the traveling distance MD becomes the predetermined distance TH2 or more. Therefore, for example, when the traveling lever 26D is returned to the neutral position and then operated again, the excavator 100 travels at a speed corresponding to the amount of operation of the traveling lever 26D.
  • the autonomous control unit 30B may immediately release the limitation on the traveling speed when the traveling distance MD reaches the predetermined distance TH2. In this case, the excavator 100 can accelerate by increasing the amount of hydraulic oil supplied to the traveling hydraulic motor 2M even when the operating amount of the traveling lever 26D does not change.
  • the autonomous control unit 30B may be configured to release the limitation on the traveling speed when the boom raising operation is performed.
  • the autonomous control unit 30B detects that the boom raising operation has been performed based on at least one of the signal output by the right operating lever 26R and the cylinder pressure which is the pressure of the hydraulic oil in the boom cylinder 7, and the excavator. This is because it can be estimated that 100 has passed the upper end P2 of the uphill.
  • the autonomous control unit 30B moves the excavator 100 back and forth due to a sudden change in the pitch angle of the excavator 100 due to the lifting of the tip of the lower traveling body 1 when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill. It is possible to suppress rocking.
  • FIGS. 13 and 14A to 14C show an example in which the autonomous control unit 30B controls the traveling actuator based on the positional relationship between the upper end P2 of the uphill and the center point P3 of the excavator 100
  • the autonomous control unit 30B may control the attachment actuator based on the change in the center point P3 (or the position of the center of gravity) of the excavator 100 when the excavator 100 gets over the upper end P2 of the uphill.
  • the autonomous control unit 30B can accurately grasp the situation where the excavator 100 is over the upper end P2 of the uphill.
  • FIG. 15 is a block diagram showing another configuration example of the autonomous control unit 30B.
  • the autonomous control unit 30B can realize the movement of the excavator 100 as shown in FIGS. 14A to 14C.
  • the autonomous control unit 30B receives a signal output by at least one of a posture detection device, a space recognition device 70, an information input device 72, a positioning device 73, an abnormality detection sensor 74, and the like, and executes various calculations. However, it is configured so that a control command can be output to the proportional valve 31, 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 autonomous control unit 30B includes a target work setting unit F1, a target position setting unit F2, a traveling target trajectory generation unit F3, an abnormality monitoring unit F4, a stop determination unit F5, an attitude detection unit F6, an intermediate target setting unit F7, and a position calculation unit F8. , Comparison unit F9, object detection unit F10, movement command generation unit F11, speed calculation unit F12, speed limit unit F13, flow command generation unit F14, terrain determination unit Fa, position comparison unit Fc, and calculation unit CAL.
  • Object detection unit F10 movement command generation unit F11, speed calculation unit F12, speed limit unit F13, flow rate command generation unit F14, terrain determination unit Fa, position comparison unit Fc, and calculation unit CAL are for convenience of explanation. Although they are represented as distinct, they do not have to be physically distinguished and may consist of software or hardware components that are in whole or in part.
  • the target work setting unit F1 is configured to set the target work according to the output of the information input device 72, that is, the operation input received by the information input device 72.
  • the target work is, for example, flat ground running, uphill running, downhill running, or the like.
  • the target work setting unit F1 may set the target work based on the information received from the external device through the communication device.
  • the target position setting unit F2 is configured to set the target position according to the output of the information input device 72, that is, the operation input received by the information input device 72.
  • the target position is, for example, the end position of the flat ground running, the uphill running, the downhill running, or the like.
  • the traveling target trajectory generation unit F3 generates a traveling target trajectory related to autonomous traveling of the excavator 100 (lower traveling body 1) based on the target work set by the target work setting unit F1 and the target position by the target position setting unit F2. To do. Further, the traveling target track generation unit F3 may set an allowable error range for the traveling target track to be generated.
  • the abnormality monitoring unit F4 is configured to monitor the abnormality of the excavator 100. In the example shown in FIG. 15, the abnormality monitoring unit F4 determines the degree of abnormality of the excavator 100 based on the output of the abnormality detection sensor 74.
  • the abnormality detection sensor 74 is, for example, a sensor for detecting an abnormality in the engine 11, a sensor for detecting an abnormality in the temperature of hydraulic oil, a sensor for detecting an abnormality in the controller 30, and the like.
  • the stop determination unit F5 is configured to determine whether or not it is necessary to stop the excavator 100 based on various information. In the example shown in FIG. 15, the stop determination unit F5 determines whether or not it is necessary to stop the excavator 100 during autonomous driving 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 driving, for example, when the degree of abnormality of the excavator 100 determined by the abnormality monitoring unit F4 exceeds a predetermined threshold value. To do. In this case, the autonomous control unit 30B brakes and controls, for example, the traveling hydraulic motor 2M as a traveling actuator to decelerate or stop the rotation of the traveling hydraulic motor 2M.
  • the stop determination unit F5 does not need to stop the excavator 100 during autonomous driving, that is, when the degree of abnormality of the excavator 100 determined by the abnormality monitoring unit F4 is equal to or less than a predetermined threshold value, that is, the excavator 100 It is determined that autonomous driving can be continued. Further, when a person (operator) is on board the excavator 100, the stop determination unit F5 determines whether or not the excavator 100 needs to be stopped and whether or not the autonomous driving is canceled. You may.
  • the posture detection unit F6 is configured to detect information regarding the posture of the excavator 100. Further, the posture detection unit F6 may determine whether or not the posture of the excavator 100 is the traveling posture. The posture detection unit F6 may be configured to allow the excavator 100 to execute autonomous driving when it is determined that the posture of the excavator 100 is the traveling posture.
  • the intermediate target setting unit F7 is configured to set an intermediate target position related to autonomous driving of the excavator 100.
  • the intermediate target setting unit F7 does not need to be determined by the posture detection unit F6 that the posture of the excavator 100 is in the running posture, and the excavator 100 does not need to be stopped by the stop determination unit F5.
  • one or more intermediate target positions may be set on the traveling target track.
  • the position calculation unit F8 is configured to calculate the current position of the excavator 100. In the example shown in FIG. 15, the position calculation unit F8 calculates the current position of the excavator 100 based on the output of the positioning device 73.
  • the comparison unit F9 is configured to compare the intermediate target position set by the intermediate target setting unit F7 with the current position of the excavator 100 calculated by the position calculation unit F8.
  • the object detection unit F10 is configured to detect an object existing around the excavator 100.
  • the object detection unit F10 detects an object existing around the excavator 100 based on the output of the space recognition device 70.
  • the output of the space recognition device 70 is, for example, an image captured by a camera. Then, when the object detection unit F10 detects an object (for example, a person) existing in the traveling direction of the excavator 100 during autonomous driving, the object detection unit F10 generates a stop command for stopping the autonomous traveling of the excavator 100.
  • the movement command generation unit F11 is configured to generate a command related to the travel movement of the lower traveling body 1.
  • the movement command generation unit F11 generates a command regarding the movement direction and a command regarding the movement speed (hereinafter, referred to as “movement command”) based on the comparison result of the comparison unit F9.
  • the movement command generation unit F11 may be configured to generate a movement command having a larger value as the difference between the intermediate target position and the current position of the excavator 100 increases. Further, the movement command generation unit F11 may be configured to generate a movement command that brings the difference closer to zero.
  • the autonomous control unit 30B executes traveling control to the final target position while autonomously traveling the excavator 100 to each intermediate target position, for example.
  • the movement command generation unit F11 may change the value of the movement command when it is determined that the excavator 100 exists on the slope based on the information on the terrain input in advance and the detection value of the positioning device 73. For example, when it is determined that the excavator 100 is on a downhill, the movement command generation unit F11 may generate a movement command value corresponding to a speed decelerated from a normal speed. The movement command generation unit F11 may acquire information on the terrain such as the inclination of the ground based on the output of the space recognition device 70.
  • the movement command generation unit F11 may generate a movement command value corresponding to a speed decelerated from a normal speed. In this way, the movement command generation unit F11 may change the value of the movement command based on the information on the road surface on the traveling route. For example, when the excavator 100 moves from a sandy area to a gravel road in a riverbed, the movement command generation unit F11 may automatically change the value of the movement command. As a result, the movement command generation unit F11 can change the traveling speed according to the road surface condition.
  • the autonomous control unit 30B may have a mode setting unit for setting the operation mode of the excavator 100.
  • the movement command generation unit F11 causes the movement command corresponding to the low speed mode. Generate a value for. In this way, the movement command generation unit F11 may change the value (running speed) of the movement command according to the state of the excavator 100.
  • the speed calculation unit F12 is configured to calculate the current running speed of the excavator 100. In the example shown in FIG. 15, the speed calculation unit F12 calculates the current traveling speed of the excavator 100 based on the transition of the current position of the excavator 100 calculated by the position calculation unit F8.
  • the calculation unit CAL is configured to calculate the speed difference between the traveling speed corresponding to the movement command generated by the movement command generation unit F11 and the current traveling speed of the excavator 100 calculated by the speed calculation unit F12.
  • the speed limiting unit F13 is configured to limit the traveling speed of the excavator 100.
  • the speed limit unit F13 outputs a limit value instead of the speed difference, and the speed difference calculated by the calculation unit CAL is calculated.
  • the speed difference is output as it is.
  • the limit value may be a pre-registered value or a dynamically calculated value.
  • the speed limiting unit F13 is configured to be able to limit the traveling speed of the excavator 100 based on the output of the position comparison unit Fc. Specifically, the speed limiting unit F13 is configured to be able to limit the traveling speed of the excavator 100 according to the fourth autonomous control process shown in FIG.
  • the position comparison unit Fc is configured to compare the uphill position determined to exist by the terrain determination unit Fa with the current position of the excavator 100 calculated by the position calculation unit F8. With this configuration, the position comparison unit Fc can determine whether or not the excavator 100 is traveling uphill.
  • the terrain determination unit Fa is configured to determine the terrain. In the example shown in FIG. 15, the terrain determination unit Fa determines, for example, whether or not there is an uphill around the excavator 100 based on the output of the object detection unit F10.
  • the flow rate command generation unit 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 generation unit F14 generates a flow rate command based on the speed difference output by the speed limit unit F13.
  • the flow rate command generation unit F14 may be configured to generate a larger flow rate command as the speed difference is larger.
  • 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 and 33.
  • the proportional valves 31 and 33 operate in response 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 left traveling hydraulic motor 2ML is adjusted so as to correspond to the flow rate command generated by the flow rate command generation unit F14. Further, the proportional valves 31 and 33 operate in response 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 right traveling hydraulic motor 2MR is adjusted so as to correspond to the flow rate command generated by the flow rate command generation unit F14.
  • the traveling speed of the excavator 100 is adjusted so as to be a traveling speed corresponding to the movement command generated by the movement command generation unit F11.
  • the traveling speed of the excavator 100 is a concept including a traveling direction. This is because the traveling direction of the excavator 100 is determined based on the rotation speed and rotation direction of the left traveling hydraulic motor 2ML and the rotation speed and rotation direction of the right 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 autonomous control unit 30B is not limited to this configuration.
  • the autonomous control unit 30B can control the traveling operation of the excavator 100 by controlling the discharge amount of the main pump 14.
  • the autonomous control unit 30B steers the excavator 100 by controlling each of the left regulator 13L and the right regulator 13R, that is, by controlling the discharge amounts of the left main pump 14L and the right main pump 14R, respectively. You may control it. Further, the autonomous control unit 30B controls the steering of the traveling operation by controlling the supply amount of hydraulic oil to each of the left traveling hydraulic motor 2ML and the right traveling hydraulic motor 2MR by the proportional valve 31, and controls the regulator 13. You may control the traveling speed with.
  • FIG. 16 is a schematic view showing an example of the construction system SYS.
  • the construction system SYS includes a shovel 100, a support device 200, and a management device 300.
  • the construction system SYS is configured to support construction by one or a plurality of excavators 100.
  • the information acquired by the excavator 100 may be shared with the manager, other excavator operators, and the like through the construction system SYS.
  • Each of the excavator 100, the support device 200, and the management device 300 constituting the construction system SYS may be one unit or a plurality of units.
  • the construction system SYS includes one excavator 100, one support device 200, and one management device 300.
  • the support device 200 is typically a mobile terminal device, for example, a laptop-type 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 excavator 100.
  • the support device 200 may be a fixed terminal device.
  • the management device 300 is typically a fixed terminal device, 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 the 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 the 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 control.
  • the operator using the support device 200 or the management device 300 may operate the excavator 100 while using the remote control operation device.
  • the operation device for remote control is communicably connected to the controller 30 mounted on the excavator 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 D1 installed in the cabin 10 are 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 representing the surrounding state of the excavator 100 may be generated based on the image captured by the imaging device (for example, the imaging device as the space recognition device 70).
  • the worker who uses the support device 200, the manager who uses the management device 300, etc. can remotely control the excavator 100 while checking the surroundings of the excavator 100, and various types of the excavator 100. You can make settings.
  • the controller 30 of the excavator 100 determines the time and place when the switch NS is pressed, the target trajectory used when the excavator 100 is autonomously operated, and the time and place when the excavator 100 is autonomously operated.
  • Information about at least one such as the trajectory actually followed by the part may be transmitted to at least one of the support device 200 and the management device 300.
  • the controller 30 may transmit the captured image of the imaging device 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 the autonomous operation.
  • the controller 30 provides information on at least one such as data on the operation content of the excavator 100 during autonomous operation, data on the posture of the excavator 100, and data on the posture of the excavation attachment, at least one of the support device 200 and the management device 300. May be sent to.
  • the worker who uses the support device 200 or the manager who uses the management device 300 can obtain information about the excavator 100 during autonomous operation.
  • the types and positions of the monitoring targets outside the monitoring range of the excavator 100 are stored in the storage unit in chronological order.
  • the construction system SYS makes it possible to share information about the excavator 100 with the manager, other excavator operators, and the like.
  • the communication device mounted on the excavator 100 is configured to transmit and receive information to and from the communication device T2 installed in the remote control room RC via wireless communication. May be good.
  • the communication device and the communication device T2 mounted on the excavator 100 transmit and receive information via a fifth generation mobile communication line (5G line), an LTE line, a satellite line, or the like. It is configured.
  • 5G line fifth generation mobile communication line
  • LTE line Long Term Evolution
  • satellite line or the like. It is configured.
  • a remote controller 30R In the remote control room RC, a remote controller 30R, a sound output device A2, an indoor image pickup device C2, a display device RP, a communication device T2, and the like are installed. Further, in the remote control room RC, a driver's seat DS on which the operator OP who remotely controls the excavator 100 sits is installed.
  • the remote controller 30R is an arithmetic unit that executes various arithmetic operations.
  • the remote controller 30R like the controller 30, is composed of a microcomputer including a CPU and a memory. Then, various functions of the remote controller 30R are realized by the CPU executing a program stored in the memory.
  • the sound output device A2 is configured to output sound.
  • the sound output device A2 is a speaker, and is configured to reproduce the sound collected by the sound collecting device (not shown) attached to the excavator 100.
  • the indoor imaging device C2 is configured to image the inside of the remote control room RC.
  • the indoor imaging device C2 is a camera installed inside the remote control room RC, and is configured to image the operator OP seated in the driver's seat DS.
  • the communication device T2 is configured to control wireless communication with the communication device attached to the excavator 100.
  • the driver's seat DS has the same structure as the driver's seat installed in the cabin of a normal excavator. Specifically, the left console box is arranged on the left side of the driver's seat DS, and the right console box is arranged on the right side of the driver's seat DS. A left operation lever is arranged at the front end of the upper surface of the left console box, and a right operation lever is arranged at the front end of the upper surface of the right console box. Further, a traveling lever and a traveling pedal are arranged in front of the driver's seat DS. Further, a dial 75 is arranged at the center of the upper surface of the right console box. Each of the left operating lever, the right operating lever, the traveling lever, the traveling pedal, and the dial 75 constitutes the operating device 26A.
  • the dial 75 is a dial for adjusting the engine speed, and is configured so that the engine speed can be switched in four stages, for example.
  • the dial 75 is configured so that the engine speed can be switched in four stages of SP mode, H mode, A mode, and idling mode.
  • the dial 75 transmits data regarding the setting of the engine speed to the controller 30.
  • the SP mode is a rotation speed mode selected when the operator OP wants to prioritize the amount of work, and uses the highest engine speed.
  • the H mode is a rotation speed mode selected when the operator OP wants to achieve both work load and fuel consumption, and uses the second highest engine speed.
  • the A mode is a rotation speed mode selected when the operator OP wants to operate the excavator with low noise while giving priority to fuel consumption, and uses the third highest engine speed.
  • the idling mode is a rotation speed mode selected when the operator OP wants to put the engine in the idling state, and uses the lowest engine speed. Then, the engine 11 is constantly controlled in rotation speed by the engine rotation speed in the rotation speed mode selected via the dial 75.
  • the operation device 26A is provided with an operation sensor 29A for detecting the operation content of the operation device 26A.
  • the operation sensor 29A is, for example, an inclination sensor that detects the inclination angle of the operation lever, an angle sensor that detects the swing angle around the swing axis of the operation lever, and the like.
  • the operation sensor 29A may be composed of other sensors such as a pressure sensor, a current sensor, a voltage sensor, or a distance sensor.
  • the operation sensor 29A outputs information regarding the detected operation content of the operation device 26A to the remote controller 30R.
  • the remote controller 30R generates an operation signal based on the received information, and transmits the generated operation signal to the excavator 100.
  • the operation sensor 29A may be configured to generate an operation signal. In this case, the operation sensor 29A may output the operation signal to the communication device T2 without going through the remote controller 30R.
  • the display device RP is configured to display information on the surrounding conditions of the excavator 100.
  • the display device RP is a multi-display composed of nine monitors having three vertical rows and three horizontal rows, and can display the state of the space in front, left, and right of the excavator 100. It is configured as follows.
  • Each monitor is a liquid crystal monitor, an organic EL monitor, or the like.
  • the display device RP may be composed of one or a plurality of curved surface monitors, or may be composed of a projector.
  • the display device RP may be a display device that can be worn by the operator OP.
  • the display device RP is a head-mounted display, and may be configured so that information can be transmitted and received to and from the remote controller 30R by wireless communication.
  • the head-mounted display may be wiredly connected to the remote controller.
  • the head-mounted display may be a transmissive head-mounted display or a non-transparent head-mounted display.
  • the head-mounted display may be a monocular head-mounted display or a binocular head-mounted display.
  • the display device RP is configured to display an image that allows the operator OP in the remote control room RC to visually recognize the surroundings of the excavator 100. That is, the display device RP can confirm the situation around the excavator 100 as if the operator is in the cabin 10 of the excavator 100 even though the operator is in the remote control room RC. Is displayed.
  • the construction system SYS is configured to support construction by the excavator 100.
  • the construction system SYS has a communication device CD and a control device CTR that communicate with the excavator 100.
  • the control device CTR is configured to autonomously operate at least one of the traveling actuator and the attachment actuator according to the inclination of the ground on which the lower traveling body 1 is traveling.
  • control device CTR may be configured to autonomously operate the attachment actuator so as to suppress the pitching of the upper swing body 3 that occurs when the inclination of the ground changes.
  • control device CTR may be configured to autonomously operate the attachment actuator in response to a change in the inclination of the upper swing body 3.
  • the control device CTR may limit the movement of the traveling actuator before the inclination of the ground changes to reduce the traveling speed of the lower traveling body 1.
  • the control device CTR may limit the movement of the traveling actuator so that the traveling speed of the lower traveling body 1 decreases as the change in the inclination of the ground increases.
  • the control device CTR may be configured to recognize the inclination of the ground based on the terrain data stored in advance in the storage device.
  • the control device CTR may be configured to recognize the inclination of the ground based on the output of the space recognition device 70.
  • control device CTR may be configured so that the lower traveling body 1 can automatically control the attachment while traveling.
  • control device CTR may be configured to automatically reduce the movement command by the operator.
  • control device CTR may be configured to generate command values separately for the left traveling hydraulic motor 2ML and the right traveling hydraulic motor 2MR.
  • first control unit and the second control unit are represented separately for convenience of explanation, they do not need to be physically distinguished, and software components that are generally or partially common. Alternatively, it may be composed of hardware components.
  • the excavator 100 includes the lower traveling body 1, the upper swivel body 3 rotatably mounted on the lower traveling body 1, and the excavation attachment as an attachment attached to the upper swivel body 3.
  • the controller 30 is configured to autonomously operate at least one of the traveling actuator and the attachment actuator according to the inclination of the ground on which the lower traveling body 1 is traveling. With this configuration, the controller 30 can suppress the excavator 100 from swinging during traveling.
  • the controller 30 is configured to autonomously operate the attachment actuator so as to suppress the pitching of the upper swing body 3 that occurs when the inclination of the ground changes.
  • the controller 30 may be configured to contract the boom cylinder 7 when the bucket 6 crosses over the upper end P2 of the uphill, as shown in FIG. 8C.
  • the controller 30 may be configured to extend the boom cylinder 7 when the counterweight is subsequently lifted. With this configuration, the controller 30 can suppress the pitching of the excavator 100 that occurs when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill.
  • the controller 30 is configured to autonomously operate the attachment actuator in response to a change in the inclination of the upper swing body 3.
  • the controller 30 may be configured to operate the attachment actuator so that the center of gravity of the excavator 100 moves forward and downward as the slope of the uphill that the excavator 100 is trying to overcome increases.
  • the controller 30 can realize the posture of the excavation attachment AT suitable for the size of the uphill slope that the excavator 100 is trying to overcome. Therefore, the controller 30 can efficiently suppress the pitching of the excavator 100 that occurs when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill.
  • the controller 30 is configured to limit the movement of the traveling actuator before the inclination of the ground changes to reduce the traveling speed of the lower traveling body 1.
  • the controller 30 limits the movement of the traveling hydraulic motor 2M when the distance between the excavator 100 approaching the upper end P2 of the uphill and the upper end P2 of the uphill falls below a predetermined distance. May be configured to start.
  • the controller 30 limits the movement of the traveling hydraulic motor 2M when the distance between the shovel 100 away from the upper end P2 of the uphill and the upper end P2 of the uphill exceeds a predetermined distance. It may be configured to be released.
  • the controller 30 can suppress the pitching of the excavator 100 that occurs when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill, as in the case of autonomously operating the attachment actuator.
  • the controller 30 is configured to limit the movement of the traveling actuator so that the traveling speed of the lower traveling body 1 decreases as the change in the inclination of the ground increases.
  • the controller 30 limits the movement of the traveling actuator so that the larger the slope of the uphill that the excavator 100 is trying to overcome, the smaller the traveling speed when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill. It may be configured in. With this configuration, the controller 30 can realize a traveling speed suitable for the magnitude of the uphill slope that the excavator 100 is about to overcome. Therefore, the controller 30 can efficiently suppress the pitching of the excavator 100 that occurs when the excavator 100 passes the upper end P2 of the uphill.
  • the controller 30 may be configured to recognize the inclination of the ground based on the topographical data stored in advance in the storage device. Alternatively, the controller 30 may be configured to recognize the inclination of the ground based on the output of the space recognition device 70 attached to the upper swing body 3. With these configurations, the controller 30 can recognize the inclination of the ground with high accuracy, and can execute autonomous control of the traveling actuator and the attachment actuator with higher accuracy.
  • the autonomous control unit 30B is configured to autonomously control the posture of the excavator attachment AT of the excavator 100 traveling uphill.
  • the autonomous control unit 30B may be configured to autonomously control the posture of the excavator attachment AT of the excavator 100 traveling downhill.
  • the autonomous control unit 30B autonomously controls the attachment actuator (boom cylinder 7) as described with reference to FIGS. 7, 8A to 8C, and FIGS. 9A to 9D. It is configured to control, or as described with reference to FIGS. 13 and 14A-14C, it is configured to autonomously control the traveling actuator (traveling hydraulic motor 2M). However, the autonomous control unit 30B may be configured to simultaneously and autonomously control the attachment actuator and the traveling actuator when a predetermined start condition is satisfied.
  • a hydraulic operating lever including a hydraulic pilot circuit is disclosed.
  • the hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 to the left operating lever 26L has an opening degree of a remote control valve that is opened and closed by tilting the left operating lever 26L in the arm opening direction. It is transmitted to the pilot port of the control valves 176L and 176R at the corresponding flow rate.
  • the hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 to the right operating lever 26R is set to the opening degree of the remote control valve that is opened and closed by tilting the right operating lever 26R in the boom raising direction. It is transmitted to the pilot port of the control valve 175L and 175R at the corresponding flow rate.
  • an electric operation lever provided with an electric pilot circuit may be adopted instead of the hydraulic operation lever provided with such a hydraulic pilot circuit.
  • the lever operation amount of the electric operation lever is input to the controller 30 as an electric signal, for example.
  • an electromagnetic valve is arranged between the pilot pump 15 and the pilot port of each control valve.
  • the solenoid valve is configured to operate in response to an electrical signal from the controller 30.
  • Control pressure sensor 26, 26A ... ⁇ ⁇ Operating device 26D ⁇ ⁇ ⁇ Traveling lever 26DL ⁇ ⁇ ⁇ Left traveling lever 26DR ⁇ ⁇ ⁇ Right traveling lever 26L ⁇ ⁇ ⁇ Left operating lever 26R ⁇ ⁇ ⁇ Right operating lever 28 ⁇ ⁇ ⁇ Discharge pressure sensor 29, 29DL, 29DR , 29LA, 29LB, 29RA, 29RB ... Operating pressure sensor 29A ... Operating sensor 30 ... Controller 30B ... Autonomous control unit 30R ... Remote controller 31, 31AL to 31FL, 31AR to 31FR ... Proportional valve 32, 32AL to 32FL, 32AR to 32FR ... Shuttle valve 33, 33EL, 33FL, 33ER, 33FR ... Proportional valve 40 ... Center bypass pipeline 42 ...
  • Parallel pipeline 70 Space Recognition device 70F ⁇ ⁇ ⁇ Front sensor 70B ⁇ ⁇ ⁇ Rear sensor 70L ⁇ ⁇ ⁇ Left sensor 70R ⁇ ⁇ ⁇ Right sensor 71 ⁇ ⁇ ⁇ Direction detection device 72 ⁇ ⁇ ⁇ Information input device 73 ⁇ ⁇ ⁇ Positioning device 75 ⁇ ⁇ Dial 100 ⁇ ⁇ ⁇ Excavator 171 ⁇ 176 ⁇ ⁇ ⁇ Control valve 200 ⁇ ⁇ ⁇ Support device 300 ⁇ ⁇ ⁇ Management device A2 ⁇ ⁇ ⁇ Sound output device AT ⁇ ⁇ ⁇ Excavation attachment C2 ⁇ ⁇ ⁇ Indoor imaging device CD ⁇ ⁇ Communication device CTR ⁇ ⁇ ⁇ Control device D1 ⁇ ⁇ ⁇ Display device D2 ⁇ ⁇ ⁇ Voice output device DS ⁇ ⁇ ⁇ Driver's seat E1 ⁇ ⁇ ⁇ Information acquisition device NS ⁇ ⁇ ⁇ Switch OP ⁇ ⁇ ⁇ Operator RC ⁇ ⁇ Remote control room RP

Landscapes

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Abstract

本発明の実施形態に係るショベル(100)は、下部走行体(1)と、下部走行体(1)に旋回可能に搭載された上部旋回体(3)と、上部旋回体(3)に取り付けられる掘削アタッチメント(AT)と、下部走行体(1)を駆動する走行油圧モータ(2M)と、掘削アタッチメント(AT)を動かすブームシリンダ(7)と、上部旋回体(3)に設けられたコントローラ(30)とを備えている。コントローラ(30)は、下部走行体(1)が走行している地面の傾斜に応じて走行油圧モータ(2M)及びブームシリンダ(7)の少なくとも1つを自律的に動作させる。

Description

ショベル及びショベルの制御装置
 本開示は、ショベル及びショベルの制御装置に関する。
 従来、ブーム、アーム及びバケットを含むアタッチメントを備えたショベルが知られている(特許文献1参照。)。
国際公開第2016/152700号
 上記ショベルは、アタッチメントを備えているため、重心位置が比較的高い位置にある。そのため、走行中に地面の傾斜が変化すると、ショベルは、前後に揺動してしまうおそれがある。
 そこで、走行中の揺動を抑制できるショベルを提供することが望ましい。
 本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、前記アタッチメントを動かすアタッチメントアクチュエータと、前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記下部走行体が走行している地面の傾斜に応じて前記走行アクチュエータ及び前記アタッチメントアクチュエータの少なくとも1つを自律的に動作させる。
 上述の手段により、走行中の揺動を抑制できるショベルが提供される。
本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 図1のショベルの上面図である。 図1のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 アームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 ブームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 バケットシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 旋回油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。 左走行油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。 右走行油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。 コントローラの機能ブロック図である。 第1自律制御処理のフローチャートである。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 自律制御部の構成例を示すブロック図である。 第2自律制御処理のフローチャートである。 第3自律制御処理のフローチャートである。 第4自律制御処理のフローチャートである。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 上り坂を走行しているショベルの側面図である。 自律制御部の別の構成例を示すブロック図である。 施工システムの一例を示す概略図である。 施工システムの別の一例を示す概略図である。
 最初に、図1及び図2を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル100について説明する。図1はショベル100の側面図であり、図2はショベル100の上面図である。
 本実施形態では、ショベル100の下部走行体1はクローラ1Cを含む。クローラ1Cは、下部走行体1に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ2Mによって駆動される。具体的には、クローラ1Cは左クローラ1CL及び右クローラ1CRを含む。走行油圧モータ2Mは、左走行油圧モータ2ML及び右走行油圧モータ2MRを含む。左クローラ1CLは左走行油圧モータ2MLによって駆動され、右クローラ1CRは右走行油圧モータ2MRによって駆動される。
 下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が旋回可能に搭載されている。旋回機構2は、上部旋回体3に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ2Aによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。
 上部旋回体3にはブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、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が取り付けられている。ブーム4、アーム5及びバケット6は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントATを構成する。ブーム4はブームシリンダ7で駆動され、アーム5はアームシリンダ8で駆動され、バケット6はバケットシリンダ9で駆動される。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は、アタッチメントアクチュエータを構成している。
 ブーム4は、上部旋回体3に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム4にはブーム角度センサS1が取り付けられている。ブーム角度センサS1は、ブーム4の回動角度であるブーム角度βを検出できる。ブーム角度βは、例えば、ブーム4を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度βは、ブーム4を最も上昇させたときに最大となる。
 アーム5は、ブーム4に対して回動可能に支持されている。そして、アーム5にはアーム角度センサS2が取り付けられている。アーム角度センサS2は、アーム5の回動角度であるアーム角度βを検出できる。アーム角度βは、例えば、アーム5を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度βは、アーム5を最も開いたときに最大となる。
 バケット6は、アーム5に対して回動可能に支持されている。そして、バケット6にはバケット角度センサS3が取り付けられている。バケット角度センサS3は、バケット6の回動角度であるバケット角度βを検出できる。バケット角度βは、バケット6を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度βは、バケット6を最も開いたときに最大となる。
 図1の実施形態では、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサS1は、ブームシリンダ7に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ又は慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3についても同様である。
 上部旋回体3には、運転室としてのキャビン10が設けられ、且つ、エンジン11等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体3には、空間認識装置70、向き検出装置71、測位装置73、機体傾斜センサS4及び旋回角速度センサS5等が取り付けられている。キャビン10の内部には、操作装置26、コントローラ30、情報入力装置72、表示装置D1及び音声出力装置D2等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体3における、掘削アタッチメントATが取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。
 空間認識装置70は、ショベル100の周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置70は、空間認識装置70又はショベル100から空間認識装置70によって認識された物体までの距離を算出するように構成されている。空間認識装置70は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、LIDAR、距離画像センサ又は赤外線センサ等である。本実施形態では、空間認識装置70は、キャビン10の上面前端に取り付けられた前方センサ70F、上部旋回体3の上面後端に取り付けられた後方センサ70B、上部旋回体3の上面左端に取り付けられた左方センサ70L、及び、上部旋回体3の上面右端に取り付けられた右方センサ70Rを含む。上部旋回体3の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル100に取り付けられていてもよい。
 空間認識装置70は、例えば、CCD又はCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置D1に出力する。空間認識装置70は、撮像した画像を利用するだけでなく、空間認識装置70としてLIDAR、ミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号(レーザ光等)を物体に向けて発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。
 空間認識装置70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てもよい。物体は、例えば、地形形状(傾斜若しくは穴等)、電線、電柱、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、ヘルメット、安全ベスト、作業服、又は、ヘルメットにおける所定のマーク等である。空間認識装置70は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも1つを識別できるように構成されていてもよい。空間認識装置70は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。
 向き検出装置71は、上部旋回体3の向きと下部走行体1の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置71は、例えば、下部走行体1に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体3に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置71は、下部走行体1に取り付けられたGNSS受信機と上部旋回体3に取り付けられたGNSS受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置71は、ロータリエンコーダ又はロータリポジションセンサ等であってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体3が旋回駆動される構成では、向き検出装置71は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置71は、例えば、下部走行体1と上部旋回体3との間の相対回転を実現する旋回機構2に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。
 向き検出装置71は、上部旋回体3に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置71は、上部旋回体3に取り付けられているカメラが撮像した画像(入力画像)に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体1の画像を検出する。そして、向き検出装置71は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体1の画像を検出することで、下部走行体1の長手方向を特定する。また、向き検出装置71は、上部旋回体3の前後軸の方向と下部走行体1の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体3の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。クローラ1Cは上部旋回体3から突出しているため、向き検出装置71は、クローラ1Cの画像を検出することで下部走行体1の長手方向を特定できる。向き検出装置71は、コントローラ30に統合されていてもよい。
 情報入力装置72は、ショベルの操作者がコントローラ30に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置72は、表示装置D1の表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置72は、表示装置D1の表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン10内に配置されているマイクロフォン等の音声入力装置であってもよい。また、情報入力装置72は、通信装置であってもよい。この場合、操作者は、スマートフォン等の通信端末を介してコントローラ30に情報を入力できる。
 測位装置73は、現在位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置73は、GNSS受信機であり、上部旋回体3の位置を検出し、検出値をコントローラ30に対して出力する。測位装置73は、GNSSコンパスであってもよい。この場合、測位装置73は、上部旋回体3の位置及び向きを検出できる。
 機体傾斜センサS4は、所定の平面に対する上部旋回体3の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサS4は、水平面に関する上部旋回体3の前後軸回りの傾斜角(ロール角)及び左右軸回りの傾斜角(ピッチ角)を検出する加速度センサである。上部旋回体3の前後軸及び左右軸のそれぞれは、例えば、ショベル100の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通り、且つ、互いに直交している。
 旋回角速度センサS5は、上部旋回体3の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。旋回角速度センサS5は、レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサS5は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
 以下では、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及び旋回角速度センサS5の少なくとも1つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントATの姿勢は、例えば、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3のそれぞれの出力に基づいて検出される。
 表示装置D1は、情報を表示する装置である。本実施形態では、表示装置D1は、キャビン10内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置D1は、スマートフォン等の通信端末のディスプレイであってもよい。
 音声出力装置D2は、音声を出力する装置である。音声出力装置D2は、キャビン10内の操作者に向けて音声を出力する装置、及び、キャビン10外の作業者に向けて音声を出力する装置の少なくとも1つを含む。通信端末に付属しているスピーカであってもよい。
 コントローラ30は、ショベル100を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ30は、CPU、揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ30は、各機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出して揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をCPUに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベル100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル100の手動操作を支援したり或いはショベル100を自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。コントローラ30は、ショベル100の周囲の監視範囲内に存在する物体とショベル100との接触を回避するために、ショベル100を自動的若しくは自律的に動作させたり或いは停止させたりする接触回避機能を含んでいてもよい。ショベル100の周囲の物体の監視は、監視範囲内だけでなく監視範囲外に対しても実行される。この際、コントローラ30は、物体の種類及び位置を検出する。
 次に、図3を参照し、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図3は、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図3は、機械的動力伝達系を二重線で示し、作動油ラインを実線で示し、パイロットラインを破線で示し、電気制御系を点線で示している。
 ショベル100の油圧システムは、主に、エンジン11、レギュレータ13、メインポンプ14、パイロットポンプ15、コントロールバルブユニット17、操作装置26、吐出圧センサ28、操作圧センサ29及びコントローラ30等を含む。
 図3において、油圧システムは、エンジン11によって駆動されるメインポンプ14から、センターバイパス管路40又はパラレル管路42を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。
 エンジン11は、ショベル100の駆動源である。本実施形態では、エンジン11は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン11の出力軸は、メインポンプ14及びパイロットポンプ15のそれぞれの入力軸に連結されている。
 メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブユニット17に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ14は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
 レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、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の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ14の吐出量を制御する。
 パイロットポンプ15は、パイロットラインを介して操作装置26を含む油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ15は、固定容量型油圧ポンプである。メインポンプ14は、パイロットポンプ15が担う機能を実現できるように構成されていてもよい。この場合、パイロットポンプ15は省略されてもよい。
 コントロールバルブユニット17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブユニット17は、制御弁171~176を含む。制御弁175は制御弁175L及び制御弁175Rを含み、制御弁176は制御弁176L及び制御弁176Rを含む。コントロールバルブユニット17は、制御弁171~176を通じ、メインポンプ14が吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁171~176は、例えば、メインポンプ14から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、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、左走行油圧モータ2ML、右走行油圧モータ2MR及び旋回油圧モータ2Aを含む。
 操作装置26は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置26は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも1つを含む。本実施形態では、操作装置26は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、コントロールバルブユニット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ように構成されている。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力(パイロット圧)は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置26は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブユニット17内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。
 吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出できるように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ28は、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 操作圧センサ29は、操作者による操作装置26の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を圧力(操作圧)の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作装置26の操作の内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
 メインポンプ14は、左メインポンプ14L及び右メインポンプ14Rを含む。そして、左メインポンプ14Lは、左センターバイパス管路40L又は左パラレル管路42Lを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ14Rは、右センターバイパス管路40R又は右パラレル管路42Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
 左センターバイパス管路40Lは、コントロールバルブユニット17内に配置された制御弁171、173、175L及び176Lを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路40Rは、コントロールバルブユニット17内に配置された制御弁172、174、175R及び176Rを通る作動油ラインである。
 制御弁171は、左メインポンプ14Lが吐出する作動油を左走行油圧モータ2MLへ供給し、且つ、左走行油圧モータ2MLが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 制御弁172は、右メインポンプ14Rが吐出する作動油を右走行油圧モータ2MRへ供給し、且つ、右走行油圧モータ2MRが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 制御弁173は、左メインポンプ14Lが吐出す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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 制御弁174は、右メインポンプ14Rが吐出す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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 制御弁175Lは、左メインポンプ14Lが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁175Rは、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 制御弁176Lは、左メインポンプ14L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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 制御弁176Rは、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
 左パラレル管路42Lは、左センターバイパス管路40Lに並行する作動油ラインである。左パラレル管路42Lは、制御弁171、173、175Lの何れかによって左センターバイパス管路40L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。右パラレル管路42Rは、右センターバイパス管路40Rに並行する作動油ラインである。右パラレル管路42Rは、制御弁172、174、175Rの何れかによって右センターバイパス管路40R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13は、左レギュレータ13L及び右レギュレータ13Rを含む。左レギュレータ13Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ13Lは、例えば、左メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ13Rについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないようにするためである。
 操作装置26は、左操作レバー26L、右操作レバー26R及び走行レバー26Dを含む。走行レバー26Dは、左走行レバー26DL及び右走行レバー26DRを含む。
 左操作レバー26Lは、旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁176のパイロットポートに導入させる。また、左操作レバー26Lは、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁173のパイロットポートに導入させる。
 具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176Lの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁173の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁173の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
 右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁175のパイロットポートに導入させる。また、右操作レバー26Rは、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁174のパイロットポートに導入させる。
 具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁175Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁174の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁174の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
 走行レバー26Dは、クローラ1Cの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁171のパイロットポートに導入させる。右走行レバー26DRは、右クローラ1CRの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁172のパイロットポートに導入させる。
 吐出圧センサ28は、吐出圧センサ28L及び吐出圧センサ28Rを含む。吐出圧センサ28Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧センサ28Rについても同様である。
 操作圧センサ29は、操作圧センサ29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DRを含む。操作圧センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向及びレバー操作量(レバー操作角度)等である。
 同様に、操作圧センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 コントローラ30は、操作圧センサ29の出力を受信し、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、コントローラ30は、絞り18の上流に設けられた制御圧センサ19の出力を受信し、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。絞り18は左絞り18L及び右絞り18Rを含み、制御圧センサ19は左制御圧センサ19L及び右制御圧センサ19Rを含む。
 左センターバイパス管路40Lには、最も下流にある制御弁176Lと作動油タンクとの間に左絞り18Lが配置されている。そのため、左メインポンプ14Lが吐出した作動油の流れは、左絞り18Lで制限される。そして、左絞り18Lは、左レギュレータ13Lを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ19Lは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ30に対して出力する。コントローラ30は、この制御圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。コントローラ30は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ14Lの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ14Lの吐出量を増大させる。右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御される。
 具体的には、図3で示されるようにショベル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の場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、左センターバイパス管路40Lを通って左絞り18Lに至る。そして、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14Lの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路40L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、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、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、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lに至る量を減少或いは消失させ、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14L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の駆動を確かなものとする。なお、コントローラ30は、右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御する。
 上述のような構成により、図3の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ14における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ14が吐出する作動油がセンターバイパス管路40で発生させるポンピングロスを含む。また、図3の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ14から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。
 次に、図4A~図4D、図5A、及び図5Bを参照し、コントローラ30がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図4A~図4Dは、油圧システムの一部の図である。具体的には、図4Aは、アームシリンダ8の操作に関する油圧システムの一部の図であり、図4Bは、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システムの一部の図である。図4Cは、バケットシリンダ9の操作に関する油圧システムの一部の図であり、図4Dは、旋回油圧モータ2Aの操作に関する油圧システムの一部の図である。同様に、図5A及び図5Bは、油圧システムの一部の図である。具体的には、図5Aは、左走行油圧モータ2MLの操作に関する油圧システムの一部の図であり、図5Bは、右走行油圧モータ2MRの操作に関する油圧システムの一部の図である。
 図4A~図4D、図5A、及び図5Bに示すように、油圧システムは、比例弁31及びシャトル弁32を含む。比例弁31は、比例弁31AL~31FL及び31AR~31FRを含み、シャトル弁32は、シャトル弁32AL~32FL及び32AR~32FRを含む。また、図5A及び図5Bに示すように、走行油圧モータ2Mの操作に関する油圧システムの一部は、比例弁33を含む。比例弁33は、比例弁33EL、33ER、33FL、33FRを含む。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のそれぞれの操作に関する部分の少なくとも1つは、走行油圧モータ2Mの操作に関する油圧システムの一部と同様に、比例弁33を含んでいてもよい。
 比例弁31は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁31は、パイロットポンプ15とシャトル弁32とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁31は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31及びシャトル弁32を介し、コントロールバルブユニット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。
 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する。2つの入口ポートのうちの1つは操作装置26に接続され、他方は比例弁31に接続されている。出口ポートは、コントロールバルブユニット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。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。
 比例弁33は、比例弁31と同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33は、操作装置26とシャトル弁32とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32を介し、コントロールバルブユニット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。
 この構成により、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ30は、走行レバー26Dに対する操作が行われている場合であっても、走行油圧モータ2Mの動作を強制的に停止させることができる。
 例えば、図4Aに示すように、左操作レバー26Lは、アーム5を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じた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。より具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの右側パイロットポートと制御弁176Rの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの左側パイロットポートと制御弁176Rの右側パイロットポートに作用させる。
 左操作レバー26LにはスイッチNSが設けられている。本実施形態では、スイッチNSは、押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチNSを押しながら左操作レバー26Lを操作できる。スイッチNSは、右操作レバー26Rに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。
 操作圧センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31ALは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31AL及びシャトル弁32ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31ARは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31AR及びシャトル弁32ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31AL、31ARは、制御弁176L、176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31AL及びシャトル弁32ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム5を閉じることができる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31AR及びシャトル弁32ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム5を開くことができる。
 また、図4Bに示すように、右操作レバー26Rは、ブーム4を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じた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。より具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Lの右側パイロットポートと制御弁175Rの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Rの右側パイロットポートに作用させる。
 操作圧センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31BLは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BL及びシャトル弁32BLを介して制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BRは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BR及びシャトル弁32BRを介して制御弁175Lの左側パイロットポート及び制御弁175Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BL、31BRは、制御弁175L、175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BL及びシャトル弁32BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム4を上げることができる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BR及びシャトル弁32BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム4を下げることができる。
 また、図4Cに示すように、右操作レバー26Rは、バケット6を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作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。より具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の右側パイロットポートに作用させる。
 操作圧センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31CLは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CL及びシャトル弁32CLを介して制御弁174の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CRは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CR及びシャトル弁32CRを介して制御弁174の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CL、31CRは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CL及びシャトル弁32CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット6を閉じることができる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CR及びシャトル弁32CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット6を開くことができる。
 また、図4Dに示すように、左操作レバー26Lは、旋回機構2を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作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。より具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の右側パイロットポートに作用させる。
 操作圧センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31DLは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DL及びシャトル弁32DLを介して制御弁173の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DRは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DR及びシャトル弁32DRを介して制御弁173の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DL、31DRは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DL及びシャトル弁32DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構2を左旋回させることができる。また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DR及びシャトル弁32DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構2を右旋回させることができる。
 また、図5Aに示すように、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁171のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左走行レバー26DLは、前進方向(前方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁171の左側パイロットポートに作用させる。また、左走行レバー26DLは、後進方向(後方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁171の右側パイロットポートに作用させる。
 操作圧センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31ELは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31EL及びシャトル弁32ELを介して制御弁171の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31ERは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31ER及びシャトル弁32ERを介して制御弁171の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31EL、31ERは、制御弁171を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者による左前進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31EL及びシャトル弁32ELを介し、制御弁171の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを前進させることができる。また、コントローラ30は、操作者による左後進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ER及びシャトル弁32ERを介し、制御弁171の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを後進させることができる。
 比例弁33ELは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から左走行レバー26DL、比例弁33EL、及びシャトル弁32ELを介して制御弁171の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33ERは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から左走行レバー26DL、比例弁33ER、及びシャトル弁32ERを介して制御弁171の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33EL、33ERは、制御弁171を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者による左前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁171の左側パイロットポートに作用するパイロット圧を減圧し、下部走行体1の左前進動作を強制的に停止させることができる。操作者による左後進操作が行われているときに下部走行体1の左後進動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 或いは、コントローラ30は、操作者による左前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁31ERを制御し、制御弁171の左側パイロットポートの反対側にある、制御弁171の右側パイロットポートに作用するパイロット圧を増大させ、制御弁171を強制的に中立位置に戻すことで、下部走行体1の左前進動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁33ELは省略されてもよい。操作者による左後進操作が行われている場合に下部走行体1の左後進動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 また、図5Bに示すように、右走行レバー26DRは、右クローラ1CRを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー26DRは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁172のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右走行レバー26DRは、前進方向(前方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁172の右側パイロットポートに作用させる。また、右走行レバー26DRは、後進方向(後方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁172の左側パイロットポートに作用させる。
 操作圧センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31FLは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31FL及びシャトル弁32FLを介して制御弁172の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31FRは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31FR及びシャトル弁32FRを介して制御弁172の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31FL、31FRは、制御弁172を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者による右前進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31FL及びシャトル弁32FLを介し、制御弁172の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを前進させることができる。また、コントローラ30は、操作者による右後進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31FR及びシャトル弁32FRを介し、制御弁172の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを後進させることができる。
 比例弁33FLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から右走行レバー26DR、比例弁33FL、及びシャトル弁32FLを介して制御弁172の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33FRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15か右走行レバー26DR、比例弁33FR、及びシャトル弁32FRを介して制御弁172の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33FL、33FRは、制御弁172を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、操作者による右前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁172の右側パイロットポートに作用するパイロット圧を減圧し、下部走行体1の右前進動作を強制的に停止させることができる。操作者による右後進操作が行われているときに下部走行体1の右後進動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 或いは、コントローラ30は、操作者による右前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁31FLを制御し、制御弁172の右側パイロットポートの反対側にある、制御弁172の左側パイロットポートに作用するパイロット圧を増大させ、制御弁172を強制的に中立位置に戻すことで、下部走行体1の右前進動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁33FRは省略されてもよい。操作者による右後進操作が行われている場合に下部走行体1の右後進動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 次に、図6を参照し、コントローラ30の機能について説明する。図6は、コントローラ30の機能ブロック図である。図6の例では、コントローラ30は、情報取得装置E1及びスイッチNS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、表示装置D1及び音声出力装置D2等の少なくとも1つに制御指令を出力できるように構成されている。
 情報取得装置E1はショベル100に関する情報を検出する。本実施形態では、情報取得装置E1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、旋回角速度センサS5、ブームロッド圧センサ、ブームボトム圧センサ、アームロッド圧センサ、アームボトム圧センサ、バケットロッド圧センサ、バケットボトム圧センサ、ブームシリンダストロークセンサ、アームシリンダストロークセンサ、バケットシリンダストロークセンサ、吐出圧センサ28、操作圧センサ29、空間認識装置70、向き検出装置71、情報入力装置72、測位装置73、及び通信装置のうちの少なくとも1つを含む。情報取得装置E1は、例えば、ショベル100に関する情報として、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度、旋回角速度、ブームロッド圧、ブームボトム圧、アームロッド圧、アームボトム圧、バケットロッド圧、バケットボトム圧、ブームストローク量、アームストローク量、バケットストローク量、メインポンプ14の吐出圧、操作装置26の操作圧、ショベル100の周囲の三次元空間に存在する物体に関する情報、上部旋回体3の向きと下部走行体1の向きとの相対的な関係に関する情報、コントローラ30に対して入力された情報、及び、現在位置に関する情報のうちの少なくとも1つを取得する。また、情報取得装置E1は、他の建設機械又は飛行体等から情報を入手してもよい。飛行体は、例えば、作業現場に関する情報を取得するマルチコプタ又は飛行船等である。
 コントローラ30は、主に、自律制御部30Bを機能要素として有する。自律制御部30Bは、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。
 自律制御部30Bは、操作者による操作の有無とは無関係にショベル100を自律的に制御できるように構成されている。
 本実施形態では、自律制御部30Bは、所定の開始条件が満たされた場合に、比例弁31に対して制御指令を出力することで油圧アクチュエータを自律的に動作させることができる。
 具体的には、自律制御部30Bは、比例弁31に電流指令を与えて各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、右操作レバー26Rが前後方向に傾倒されたか否かにかかわらず、ブームシリンダ7を動作させることができ、左操作レバー26Lが前後方向に傾倒されたか否かにかかわらず、アームシリンダ8を動作させることができる。同様に、左走行ペダルが踏み込まれたか否かにかかわらず、左走行油圧モータ2MLを動作させることができ、右走行ペダルが傾倒されたか否かにかかわらず、右走行油圧モータ2MRを動作させることができる。左操作レバー26Lに関連する旋回油圧モータ2A、右操作レバー26Rに関連するバケットシリンダ9、左走行レバー26DLに関連する左走行油圧モータ2ML、及び、右走行レバー26DRに関連する右走行油圧モータ2MRについても同様である。
 より具体的には、自律制御部30Bは、図4Bに示すように、比例弁31BLに電流指令を出力し、制御弁175Lの右側パイロットポートに作用するパイロット圧、及び、制御弁175Rの左側パイロットポートに作用するパイロット圧を調整できるように構成されている。この構成により、自律制御部30Bは、右操作レバー26Rがブーム上げ方向に操作されていない場合であっても、右操作レバー26Rがブーム上げ方向に実際に操作されたときと同様のパイロット圧を生成でき、ブームシリンダ7を伸長させることができる。ブームシリンダ7を収縮させる場合についても同様である。また、アームシリンダ8を伸縮させる場合、バケットシリンダ9を伸縮させる場合、及び、走行油圧モータ2Mを回転させる場合についても同様である。
 自律制御部30Bは、油圧アクチュエータを自律的に動作させる際には、表示装置D1及び音声出力装置D2の少なくとも一方に対して制御指令を出力し、油圧アクチュエータを自律的に動作させる旨を操作者に伝えるようにしてもよい。
 次に、図7、図8A~図8C、及び図9A~図9Dを参照し、自律制御部30Bがショベル100を自律的に制御する処理の一例について説明する。図7は、上り坂を走行しているショベル100の掘削アタッチメントATの姿勢を自律制御部30Bが自律的に制御する処理(以下、「第1自律制御処理」とする。)のフローチャートを示す。自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂を走行しているときに所定の制御周期で繰り返しこの第1自律制御処理を実行する。自律制御部30Bは、例えば、操作圧センサ29DL及び29DRの出力に基づいてショベル100が走行中であるか否かを判定し、且つ、機体傾斜センサS4の出力に基づいてショベル100が上り坂に位置しているか否かを判定する。
 自律制御部30Bは、ショベル100が略水平面上に位置していると判定した場合、すなわち、ショベル100が上り坂に位置していないと判定した場合、第1自律制御処理の実行を中止してもよい。また、自律制御部30Bは、操作装置26の手動操作を介してアタッチメントアクチュエータが動かされた場合、第1自律制御処理の実行を中止してもよい。手動操作に基づくアタッチメントアクチュエータの動きを優先させるためである。
 なお、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂を走行する際には、掘削アタッチメントATの姿勢が所定の登坂姿勢となるようにアタッチメントアクチュエータを伸張させる。このため、登坂姿勢では、アタッチメントが持ち上げられた状態となり、ショベル100の重心位置は、上げられた状態となる。登坂姿勢とすべきか否かは、所定の角度以上の傾斜が所定の距離にわたって継続しているか否かに基づいて決定されてもよい。なお、自律制御部30Bは、上り坂の傾斜の大きさ等に応じて登坂姿勢を変えてもよい。
 図8A~図8C及び図9A~図9Dは、上り坂を走行しているショベル100の側面図である。図8A~図8Cは、図8A、図8B、図8Cの順で、ショベル100が上り坂の上端P2に達するまでのショベル100の動きを示している。図9A~図9Dは、図9A、図9B、図9C、図9Dの順で、ショベル100が上り坂の上端P2を通過するときのショベル100の動きを示している。
 最初に、自律制御部30Bは、所定の開始条件が満たされたか否か、すなわち、バケット6が上り坂の上端P2を超えたか否かを判定する(ステップST1)。本実施形態では、自律制御部30Bは、図8A及び図8Bに示すように、バケット6上の所定点P1と上り坂の上端P2との間の水平距離HD1を算出する。バケット6上の所定点P1は、例えば、進行方向において最も前方にあるバケット6上の点である。具体的には、自律制御部30Bは、前方センサ70Fの出力から導き出される上端P2の位置と、姿勢検出装置の出力から導き出される所定点P1の位置とに基づいて水平距離HD1を算出する。水平距離HD1は、測位装置73が取得した位置情報に基づいて算出されてもよく、空間認識装置70が取得した位置情報を基づいて算出されてもよい。そして、自律制御部30Bは、図8Aに示すように、水平距離HD1が所定値(ゼロ)より大きい場合、バケット6が上り坂の上端P2を超えていないと判定する。一方で、自律制御部30Bは、図8Bに示すように、水平距離HD1が所定値(ゼロ)以下になった場合、バケット6が上り坂の上端P2を超えたと判定する。
 バケット6が上り坂の上端P2を超えていないと判定した場合(ステップST1のNO)、自律制御部30Bは、掘削アタッチメントATの姿勢を変化させることなく、ステップST3を実行する。
 バケット6が上り坂の上端P2を超えたと判定した場合(ステップST1のYES)、自律制御部30Bは、バケット6を下降させる(ステップST2)。この動作により、ショベル100の重心は下方へ移動する。本実施形態では、自律制御部30Bは、図8Cに示すように、バケット6と地面との間の鉛直距離であるバケット高さが所定値HTとなるように、比例弁31へ制御指令を出力し、ブームシリンダ7を収縮させ(矢印AR1参照。)、ブーム4を下降させる(矢印AR2参照。)。なお、バケット高さは、バケット6の爪先と地面との間の鉛直距離であってもよい。
 その後、自律制御部30Bは、別の開始条件が満たされたか否か、すなわち、カウンタウェイトが浮き上がったか否かを判定する(ステップST3)。本実施形態では、自律制御部30Bは、機体傾斜センサS4の出力に基づいてカウンタウェイトが浮き上がったか否かを判定する。自律制御部30Bは、前方センサ70F等の他の装置の出力に基づいてカウンタウェイトが浮き上がったか否かを判定してもよい。具体的には、自律制御部30Bは、機体傾斜センサS4の出力から上部旋回体3のピッチ角の変化を継続的に導き出し、その変化が所定値より大きくなったときにカウンタウェイトが浮き上がったと判定する。
 カウンタウェイトが浮き上がっていないと判定した場合(ステップST3のNO)、自律制御部30Bは、掘削アタッチメントATの姿勢を変化させることなく、今回の第1自律制御処理を終了させる。
 カウンタウェイトが浮き上がったと判定した場合(ステップST3のYES)、自律制御部30Bは、バケット6を上昇させる(ステップST4)。本実施形態では、自律制御部30Bは、図9Bに示すように、空中に突き出た下部走行体1の先端が下がり(矢印AR5参照。)、カウンタウェイトが浮き上がると(矢印AR6参照。)、バケット高さが所定値HTとなるように、比例弁31へ制御指令を出力し、ブームシリンダ7を伸長させ(矢印AR7参照。)、ブーム4を上昇させる(矢印AR8参照。)。
 図9Cの矢印AR9で示すようにカウンタウェイトが更に浮き上がった場合も同様に、自律制御部30Bは、バケット高さが所定値HTとなるように、ブームシリンダ7を伸長させ(矢印AR10参照。)、ブーム4を上昇させる(矢印AR11参照。)。
 その結果、自律制御部30Bは、図9Dに示すように、ショベル100のピッチングを抑制しながら、上り坂の先にある水平面にショベル100をゆっくりと着地させることができる。自律制御部30Bは、カウンタウェイトが浮き上がったときにバケット6を上昇させてショベル100の重心位置を上方に移動させることで、カウンタウェイトの浮き上がりをもたらす回転モーメントを相殺できるためである。
 このように、自律制御部30Bは、図9Aに示すように、下部走行体1の先端が上り坂の上端P2を超えた後も、バケット高さが所定値HTとなるように、ブームシリンダ7を収縮させてブーム4を下降させる。
 そして、自律制御部30Bは、図9B及び図9Cに示すように、空中に突き出た下部走行体1の先端が落下することでカウンタウェイトが浮き上がったと判定した場合にも、バケット高さが所定値HTとなるように、ブームシリンダ7を伸長させてブーム4を上昇させる。
 なお、自律制御部30Bは、カウンタウェイトが浮き上がったか否かを判定することなく、ブーム4を上下させてもよい。この場合、自律制御部30Bは、例えば、前方センサ70Fの出力に基づき、バケット高さが所定値HTで維持されるようにブームシリンダ7を伸縮させてもよい。また、自律制御部30Bは、ブームシリンダ7の伸縮、アームシリンダ8の伸縮、バケットシリンダ9の伸縮、又は、それらの組み合わせによってバケット6を上下させてもよい。
 この構成により、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂の上端P2を通過する際の、下部走行体1の先端の浮き上がりに起因するショベル100のピッチ角の急激な変化によってショベル100が前後に揺動してしまうのを抑制できる。
 次に、図10を参照し、自律制御部30Bの構成例について説明する。図10は、自律制御部30Bの構成例を示すブロック図である。図10に示す例では、自律制御部30Bは、図8A~図8C及び図9A~図9Dに示すようなショベル100の動きを実現させることができる。
 具体的には、自律制御部30Bは、地形判定部Fa、ショベル位置算出部Fb、位置比較部Fc、バケット位置算出部Fd、バケット位置指令生成部Fe、及び指令値算出部Ffを有する。なお、地形判定部Fa、ショベル位置算出部Fb、位置比較部Fc、バケット位置算出部Fd、バケット位置指令生成部Fe、及び指令値算出部Ffは、説明の便宜のために区別されて表されているが、物理的に区別されている必要はなく、全体的に或いは部分的に共通のソフトウェアコンポーネント若しくはハードウェアコンポーネントで構成されていてもよい。
 地形判定部Faは、地形を判定するように構成されている。図10に示す例では、地形判定部Faは、空間認識装置70の出力に基づき、ショベル100の周囲に上り坂が存在するか否かを判定する。
 ショベル位置算出部Fbは、ショベル100の位置を算出するように構成されている。図10に示す例では、ショベル位置算出部Fbは、測位装置73の出力に基づき、ショベル100の位置(緯度、経度、及び高度)を算出する。
 位置比較部Fcは、地形判定部Faによって存在すると判定された上り坂の位置と、ショベル位置算出部Fbによって算出されたショベル100の位置とを比較するように構成されている。この構成により、位置比較部Fcは、ショベル100が上り坂を走行しているか否かを判定できる。
 バケット位置算出部Fdは、バケット6上の所定点P1の位置を算出するように構成されている。図10に示す例では、バケット位置算出部Fdは、測位装置73の出力と、姿勢検出装置の出力とに基づき、ショベル100の進行方向において最も前方にあるバケット6上の点である所定点P1の位置を算出する。バケット6の所定点P1は、例えば、バケット6の底面における点、背面における点、又は、バケット6の爪先における点等である。
 バケット位置指令生成部Feは、バケット6の位置に関する指令(以下、「バケット位置指令」とする。)を生成するように構成されている。図10に示す例では、バケット位置指令生成部Feは、位置比較部Fcによってショベル100が上り坂を走行していると判定されている場合に、バケット位置指令を生成する。
 具体的には、バケット位置指令生成部Feは、バケット6上の所定点P1と上り坂の上端P2との間の水平距離HD1を算出する。そして、バケット位置指令生成部Feは、水平距離HD1が所定値(ゼロ)以下になった場合、バケット6が上り坂の上端P2を超えたと判定する。そして、バケット6が上り坂の上端P2を超えたと判定した場合、バケット位置指令生成部Feは、バケット6を下降させることができるようにバケット位置指令を生成する。より具体的には、バケット位置指令生成部Feは、バケット6と地面との間の鉛直距離であるバケット高さが所定値HTとなるようにバケット位置指令を生成する。
 指令値算出部Ff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。図10に示す例では、指令値算出部Ffは、バケット位置指令生成部Feによって生成されたバケット位置指令に基づき、ブーム角度βに関する指令値β1r、アーム角度βに関する指令値β2r、及びバケット角度βに関する指令値β3rを算出する。指令値算出部Ffは、ブーム4が操作されていないときであっても、必要に応じて指令値β1rを算出する。これは、ブーム4を自動的に動作させるためである。アーム5及びバケット6についても同様である。
 その後、自律制御部30Bは、実際のブーム角度βが、生成された指令値β1rと同じになるようにブームシリンダ7を動作させ、実際のアーム角度βが、生成された指令値β2rと同じになるようにアームシリンダ8を動作させ、且つ、実際のバケット角度βが、生成された指令値β3rと同じになるようにバケットシリンダ9を動作させる。
 具体的には、自律制御部30Bは、ブーム角度βの現在値と指令値βrとの差Δβに対応するブームシリンダパイロット圧指令を生成する。そして、ブームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流をブーム制御機構(図示せず。)に対して出力する。ブーム制御機構は、ブームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をブーム制御弁としての制御弁175に対して作用させることができるように構成されている。ブーム制御機構は、例えば、図4Bにおける比例弁31BL及び比例弁31BRであってもよい。
 その後、ブーム制御機構が生成したパイロット圧を受けた制御弁175は、メインポンプ14が吐出する作動油を、パイロット圧に対応する流れ方向及び流量でブームシリンダ7に流入させる。
 このとき、自律制御部30Bは、ブームスプール変位センサ(図示せず。)が検出する制御弁175のスプール変位量に基づいてブームスプール制御指令を生成してもよい。ブームスプール変位センサは、制御弁175を構成するスプールの変位量を検出するセンサである。そして、コントローラ30は、ブームスプール制御指令に対応する制御電流をブーム制御機構に対して出力してもよい。この場合、ブーム制御機構は、ブームスプール制御指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧を制御弁175に対して作用させる。
 ブームシリンダ7は、制御弁175を介して供給される作動油により伸縮する。ブーム角度センサS1は、伸縮するブームシリンダ7によって動かされるブーム4のブーム角度βを検出する。
 その後、自律制御部30Bは、ブーム角度センサS1が検出したブーム角度βを、ブームシリンダパイロット圧指令を生成する際に用いるブーム角度βの現在値としてフィードバックする。
 上述の説明は、指令値βrに基づくブーム4の動作に関するものであるが、指令値βrに基づくアーム5の動作、及び、指令値βrに基づくバケット6の動作にも同様に適用可能である。なお、アーム制御機構(図示せず。)は、アームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をアーム制御弁としての制御弁176に対して作用させることができるように構成されている。アーム制御機構は、例えば、図4Aにおける比例弁31AL及び比例弁31ARであってもよい。また、バケット制御機構(図示せず。)は、バケットシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をバケット制御弁としての制御弁174に対して作用させることができるように構成されている。バケット制御機構は、例えば、図4Cにおける比例弁31CL及び比例弁31CRであってもよい。
 次に、図11を参照し、自律制御部30Bがショベル100を自律的に制御する処理の別の一例について説明する。図11は、上り坂に接近しているショベル100の掘削アタッチメントATの姿勢を自律制御部30Bが自律的に制御する処理(以下、「第2自律制御処理」とする。)のフローチャートを示す。自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂に接近しているときに所定の制御周期で繰り返しこの第2自律制御処理を実行する。
 最初に、自律制御部30Bは、所定の開始条件が満たされたか否か、すなわち、バケット6と上り坂の下端との間の距離である第1残り距離が所定距離を下回ったか否かを判定する(ステップST11)。この例では、自律制御部30Bは、例えば、測位装置73の出力と、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている地形データとに基づき、バケット6上の所定点P1と上り坂の下端との間の水平距離を第1残り距離として導き出す。自律制御部30Bは、前方センサ70Fの出力に基づいて第1残り距離を導き出してもよい。そして、自律制御部30Bは、導き出した第1残り距離と、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている所定距離とを比較する。
 第1残り距離が所定距離を下回っていないと判定した場合(ステップST11のNO)、自律制御部30Bは、掘削アタッチメントATの姿勢を変化させることなく、ステップST13を実行する。
 第1残り距離が所定距離を下回ったと判定した場合(ステップST11のYES)、自律制御部30Bは、掘削アタッチメントATの姿勢を所定の姿勢に変換する(ステップST12)。この例では、自律制御部30Bは、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1つを伸縮させることで、現在の掘削アタッチメントATの姿勢を登坂姿勢に変換し、バケット高さが所定値で維持されるようにする。
 その後、自律制御部30Bは、別の開始条件が満たされたか否か、すなわち、ショベル100が上り坂の下端を通過したか否かを判定する(ステップST13)。この例では、自律制御部30Bは、第1残り距離がゼロに達したか否かを判定する。そして、第1残り距離がゼロに達したならば、ショベル100が上り坂の下端を通過したと判定する。
 ショベル100が上り坂の下端を通過していないと判定した場合(ステップST13のNO)、自律制御部30Bは、掘削アタッチメントATの姿勢を変化させることなく、今回の第2自律制御処理を終了させる。
 ショベル100の中心若しくは重心が上り坂の下端を通過したと判定した場合(ステップST13のYES)、自律制御部30Bは、バケット6を上昇させる(ステップST14)。本実施形態では、自律制御部30Bは、バケット6と地面(上り坂の傾斜面)との間の鉛直距離であるバケット高さが所定値となるように、ブームシリンダ7を伸長させ、ブーム4を上昇させる。なお、バケット高さは、バケット6の爪先と地面(上り坂の傾斜面)との間の鉛直距離であってもよい。
 この構成により、ショベル100の操作者は、走行レバー26Dを操作してショベル100を上り坂に近づけるだけで、掘削アタッチメントATの姿勢を登坂姿勢に変換させることができる。
 また、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂の下端を通過する際にバケット6が上り坂の傾斜面に衝突してしまうのを防止できる。
 次に、図12を参照し、自律制御部30Bがショベル100を自律的に制御する処理の更に別の一例について説明する。図12は、上り坂を走行しているショベル100の掘削アタッチメントATの姿勢を自律制御部30Bが自律的に制御する処理(以下、「第3自律制御処理」とする。)のフローチャートを示す。自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂を走行しているときに所定の制御周期で繰り返しこの第3自律制御処理を実行する。
 最初に、自律制御部30Bは、バケット6と地面との間の鉛直距離であるバケット高さを取得する(ステップST21)。この例では、自律制御部30Bは、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている地形データと、姿勢検出装置の出力とに基づき、バケット6の最下点と地面との間の鉛直距離をバケット高さとして算出する。
 そして、自律制御部30Bは、所定の開始条件が満たされたか否か、すなわち、バケット高さが下限値未満であるか否かを判定する(ステップST22)。下限値は、登坂中にバケット6と坂道とが接触してしまうのを防止できる値であり、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている。
 バケット高さが下限値未満であると判定した場合(ステップST22のYES)、自律制御部30Bは、バケット6を上昇させる(ステップST23)。この例では、自律制御部30Bは、ブームシリンダ7を所定のストローク量だけ伸長させることでバケット6を上昇させる。但し、自律制御部30Bは、ブームシリンダ7の伸縮、アームシリンダ8の伸縮、バケットシリンダ9の伸縮、及び、それらの組み合わせによってバケット6を上昇させてもよい。
 バケット高さが下限値以上であると判定した場合(ステップST22のNO)、自律制御部30Bは、バケット高さが上限値より大きいか否かを判定する(ステップST24)。上限値は、下限値と同様、登坂中にバケット6と坂道とが接触してしまうのを防止できる値(下限値以上の値)であり、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている。
 バケット高さが上限値より大きいと判定した場合(ステップST24のYES)、自律制御部30Bは、バケット6を下降させる(ステップST25)。この例では、自律制御部30Bは、ブームシリンダ7を所定のストローク量だけ収縮させることでバケット6を下降させる。但し、自律制御部30Bは、ブームシリンダ7の伸縮、アームシリンダ8の伸縮、バケットシリンダ9の伸縮、及び、それらの組み合わせによってバケット6を下降させてもよい。
 バケット高さが上限値以下であると判定した場合(ステップST24のNO)、自律制御部30Bは、掘削アタッチメントATの姿勢を変化させることなく、今回の第3自律制御処理を終了させる。
 上述の例では、自律制御部30Bは、バケット高さが下限値以上であると判定した後でバケット高さが上限値より大きいか否かを判定しているが、バケット高さが上限値以下であると判定した後でバケット高さが下限値未満であるか否かを判定してもよい。
 この構成により、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂を走行している際に、バケット高さを下限値以上で且つ上限値以下の範囲内で維持することができる。そのため、自律制御部30Bは、図7に示す第1自律制御処理を実行する場合と同様に、ショベル100が上り坂の上端P2を超えるまでは、掘削アタッチメントATの姿勢を適切な登坂姿勢で維持でき、下部走行体1の先端が浮き上がってしまうのを防止できる。
 また、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂の上端P2を超えた後は、ショベル100のピッチングを抑制しながら、上り坂の先にある水平面にショベル100をゆっくりと着地させることができる。
 次に、図13及び図14A~図14Cを参照し、自律制御部30Bがショベル100を自律的に制御する処理の更に別の一例について説明する。図13は、上り坂を走行しているショベル100の走行速度を自律制御部30Bが自律的に制御する処理(以下、「第4自律制御処理」とする。)のフローチャートを示す。自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂を走行しているときに所定の制御周期で繰り返しこの第4自律制御処理を実行する。自律制御部30Bは、例えば、操作圧センサ29DL及び29DRの出力に基づいてショベル100が走行中であるか否かを判定し、且つ、機体傾斜センサS4の出力に基づいてショベル100が上り坂に位置しているか否かを判定する。
 自律制御部30Bは、ショベル100が略水平面上に位置していると判定した場合、すなわち、ショベル100が上り坂に位置していないと判定した場合、第4自律制御処理の実行を中止してもよい。また、自律制御部30Bは、操作装置26の手動操作を介してアタッチメントアクチュエータが動かされた場合、第4自律制御処理の実行を中止してもよい。手動操作に基づくアタッチメントアクチュエータの動きを優先させるためである。
 図14A~図14Cは、上り坂を走行しているショベル100の側面図である。図14A~図14Cは、図14A、図14B、図14Cの順で、ショベル100が上り坂を走行する際のショベル100の動きを示している。
 最初に、自律制御部30Bは、所定の開始条件が満たされたか否か、すなわち、バケット6と上り坂の上端P2との間の距離である第2残り距離RDが所定距離TH1を下回ったか否かを判定する(ステップST31)。この例では、自律制御部30Bは、例えば、測位装置73の出力と、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている地形データとに基づき、上り坂の上端P2とショベル100の中心点P3との間の水平距離を第2残り距離RDとして導き出す。但し、第2残り距離RDは、バケット6上の所定点P1と上り坂の上端P2との間の水平距離であってもよい。自律制御部30Bは、前方センサ70Fの出力に基づいて第2残り距離RDを導き出してもよい。そして、自律制御部30Bは、導き出した第2残り距離RDと、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている所定距離TH1とを比較する。
 第2残り距離RDが所定距離TH1以上であると判定した場合(ステップST31のNO)、自律制御部30Bは、走行速度を変化させることなく、ステップST33を実行する。
 第2残り距離RDが所定距離TH1を下回ったと判定した場合(ステップST31のYES)、自律制御部30Bは、走行速度を制限する(ステップST32)。この例では、自律制御部30Bは、走行レバー26Dの操作内容とは無関係に、走行油圧モータ2Mに供給される作動油の量を低減させることで、ショベル100の走行速度を制限する。
 具体的には、自律制御部30Bは、図14Aに示すように、上り坂の上端P2とショベル100の中心点P3との間の距離である第2残り距離RDが所定距離TH1を下回るまでは、走行速度を制限しない。そのため、ショベル100は、走行レバー26Dの操作量に応じた速度で走行する。図14Aの長い太線矢印AR21は、ショベル100が比較的大きな速度で上り坂を走行している状態を示している。
 一方で、自律制御部30Bは、図14Bに示すように、第2残り距離RDが所定距離TH1を下回ると、走行速度を制限する。そのため、ショベル100は、走行レバー26Dが最大限倒されている場合であっても、所定の制限速度で走行する。図14Bの短い点線矢印AR22は、ショベル100が比較的小さな制限速度で上り坂を走行している状態を示している。
 その後、自律制御部30Bは、別の開始条件が満たされたか否か、すなわち、ショベル100が上り坂の上端P2を通過したか否かを判定する(ステップST33)。この例では、自律制御部30Bは、図14Cに示すように、第2残り距離RDがゼロに達した後における上り坂の上端P2とショベル100の中心点P3との間の距離である走行距離MDが所定距離TH2を上回ったか否かを判定する。そして、走行距離MDが所定距離TH2以上であれば、ショベル100が上り坂の上端P2を通過したと判定する。
 ショベル100が上り坂の上端P2を通過していないと判定した場合(ステップST33のNO)、自律制御部30Bは、走行速度の制限を解除することなく、今回の第4自律制御処理を終了させる。
 この例では、自律制御部30Bは、図14Cに示すように、走行距離MDが依然として所定距離TH2を下回っている場合には、走行速度の制限を解除しない。そのため、ショベル100は、走行レバー26Dが最大限倒されている場合であっても、所定の制限速度で走行する。図14Cの短い点線矢印AR23は、ショベル100が比較的小さな制限速度で走行している状態を示している。
 ショベル100が上り坂の上端P2を通過したと判定した場合(ステップST33のYES)、自律制御部30Bは、走行速度の制限を解除する(ステップST34)。
 この例では、自律制御部30Bは、走行距離MDが所定距離TH2以上になると、走行速度の制限を解除する。そのため、ショベル100は、例えば、走行レバー26Dが中立位置に戻された後で再び操作された場合には、走行レバー26Dの操作量に応じた速度で走行する。なお、自律制御部30Bは、走行距離MDが所定距離TH2に達した時点で、走行速度の制限を即座に解除してもよい。この場合、ショベル100は、走行レバー26Dの操作量に変化がない場合であっても、走行油圧モータ2Mに供給される作動油の量が増大されて加速し得る。
 自律制御部30Bは、ブーム上げ操作が行われた場合に、走行速度の制限を解除するように構成されていてもよい。自律制御部30Bは、右操作レバー26Rが出力する信号及びブームシリンダ7における作動油の圧力であるシリンダ圧等の少なくとも1つに基づいてブーム上げ操作が行われたことを検知することで、ショベル100が上り坂の上端P2を通過したと推定できるためである。
 この構成により、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂の上端P2を通過する際の、下部走行体1の先端の浮き上がりに起因するショベル100のピッチ角の急激な変化によってショベル100が前後に揺動してしまうのを抑制できる。
 なお、図13及び図14A~図14Cでは、上り坂の上端P2とショベル100の中心点P3との位置関係に基づいて自律制御部30Bが走行アクチュエータを制御する事例を示したが、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂の上端P2を乗り越える際のショベル100の中心点P3(若しくは重心位置)の変化に基づき、アタッチメントアクチュエータを制御してもよい。ショベル100が上り坂を上っている際にはショベル100の中心点P3(若しくは重心位置)は略直線的に変化するが、ショベル100が上り坂の上端P2を乗り越える際には、ショベル100の中心点P3(若しくは重心位置)は上端P2回りに回転するため、自律制御部30Bは、ショベル100が上り坂の上端P2を乗り越えている状況を的確に把握することができる。
 次に、図15を参照し、自律制御部30Bの別の構成例について説明する。図15は、自律制御部30Bの別の構成例を示すブロック図である。図15に示す例では、自律制御部30Bは、図14A~図14Cに示すようなショベル100の動きを実現させることができる。
 具体的には、自律制御部30Bは、姿勢検出装置、空間認識装置70、情報入力装置72、測位装置73、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。
 自律制御部30Bは、目標作業設定部F1、目標位置設定部F2、走行目標軌道生成部F3、異常監視部F4、停止判定部F5、姿勢検出部F6、中間目標設定部F7、位置算出部F8、比較部F9、物体検知部F10、移動指令生成部F11、速度算出部F12、速度制限部F13、流量指令生成部F14、地形判定部Fa、位置比較部Fc、及び演算部CALを含む。なお、目標作業設定部F1、目標位置設定部F2、走行目標軌道生成部F3、異常監視部F4、停止判定部F5、姿勢検出部F6、中間目標設定部F7、位置算出部F8、比較部F9、物体検知部F10、移動指令生成部F11、速度算出部F12、速度制限部F13、流量指令生成部F14、地形判定部Fa、位置比較部Fc、及び演算部CALは、説明の便宜のために区別されて表されているが、物理的に区別されている必要はなく、全体的に或いは部分的に共通のソフトウェアコンポーネント若しくはハードウェアコンポーネントで構成されていてもよい。
 目標作業設定部F1は、情報入力装置72の出力、すなわち、情報入力装置72で受け付けられる操作入力に応じて目標作業を設定するように構成されている。目標作業は、例えば、平地走行、上り坂走行、又は下り坂走行等である。目標作業設定部F1は、通信装置を通じて外部装置から受信される情報に基づき、目標作業を設定してもよい。
 目標位置設定部F2は、情報入力装置72の出力、すなわち、情報入力装置72で受け付けられる操作入力に応じて目標位置を設定するように構成されている。目標位置は、例えば、平地走行、上り坂走行、又は下り坂走行等の終了位置である。
 走行目標軌道生成部F3は、目標作業設定部F1によって設定された目標作業と、目標位置設定部F2によって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。図15に示す例では、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、又はコントローラ30の異常を検知するセンサ等である。
 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。図15に示す例では、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、自律制御部30B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、すなわち、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(操作者)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。図15に示す例では、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。図15に示す例では、位置算出部F8は、測位装置73の出力に基づいてショベル100の現在位置を算出する。
 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。図15に示す例では、物体検知部F10は、空間認識装置70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。空間認識装置70の出力は、例えば、カメラが撮像した画像である。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。図15に示す例では、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、「移動指令」とする。)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値の移動指令を生成するように構成されていてもよい。また、移動指令生成部F11は、その差を零に近づける移動指令を生成するように構成されていてもよい。
 このようにして、自律制御部30Bは、例えば、それぞれの中間目標位置までショベル100を自律走行させながら、最終的な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73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、移動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移動指令の値を生成してもよい。移動指令生成部F11は、空間認識装置70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、空間認識装置70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移動指令の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路面に関する情報に基づき、移動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、自動的に移動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、自律制御部30Bは、ショベル100の動作モードを設定するモード設定部を有していてもよい。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移動指令の値を生成する。このように、移動指令生成部F11は、ショベル100の状態に応じて移動指令の値(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。図15に示す例では、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が生成した移動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。図15に示す例では、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。
 また、図15に示す例では、速度制限部F13は、位置比較部Fcの出力に基づいてショベル100の走行速度を制限できるように構成されている。具体的には、速度制限部F13は、図13に示す第4自律制御処理に沿ってショベル100の走行速度を制限できるように構成されている。
 位置比較部Fcは、地形判定部Faによって存在すると判定された上り坂の位置と、位置算出部F8によって算出されたショベル100の現在位置とを比較するように構成されている。この構成により、位置比較部Fcは、ショベル100が上り坂を走行しているか否かを判定できる。
 地形判定部Faは、地形を判定するように構成されている。図15に示す例では、地形判定部Faは、例えば、物体検知部F10の出力に基づき、ショベル100の周囲に上り坂が存在するか否かを判定する。
 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、左走行油圧モータ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、右走行油圧モータ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が生成した移動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、左走行油圧モータ2MLの回転速度及び回転方向と、右走行油圧モータ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。
 なお、図15に示す例では、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、自律制御部30B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、自律制御部30B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、自律制御部30Bは、左レギュレータ13L及び右レギュレータ13Rのそれぞれを制御することで、すなわち、左メインポンプ14L及び右メインポンプ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、自律制御部30Bは、左走行油圧モータ2ML及び右走行油圧モータ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、自律制御部30Bは、適宜、現在位置から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。
 
 次に、図16を参照して、施工システムSYSについて説明する。図16は、施工システムSYSの一例を示す概略図である。図16に示すように、施工システムSYSは、ショベル100と、支援装置200と、管理装置300とを含む。施工システムSYSは、1台又は複数台のショベル100による施工を支援できるように構成されている。
 ショベル100が取得する情報は、施工システムSYSを通じ、管理者及び他のショベルの操作者等と共有されてもよい。施工システム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。図16に示す例では、施工システム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の操作者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を利用する操作者は、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D1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(例えば空間認識装置70としての撮像装置)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、施工システムSYSにおいて、ショベル100のコントローラ30は、スイッチNSが押されたときの時刻及び場所、ショベル100を自律的に動作させる際に利用された目標軌道、並びに、自律動作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、自律動作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、自律動作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、自律動作中のショベル100に関する情報を入手することができる。
 このようにして、支援装置200又は管理装置300において、ショベル100の監視範囲外における監視対象の種類及び位置が時系列的に記憶部に記憶される。
 このように、施工システムSYSは、ショベル100に関する情報を管理者及び他のショベルの操作者等と共有できるようにする。
 なお、図16に示すように、ショベル100に搭載されている通信装置は、無線通信を介し、遠隔操作室RCに設置された通信装置T2との間で情報を送受信するように構成されていてもよい。図16に示す例では、ショベル100に搭載されている通信装置と通信装置T2とは、第5世代移動通信回線(5G回線)、LTE回線、又は衛星回線等を介して情報を送受信するように構成されている。
 遠隔操作室RCには、遠隔コントローラ30R、音出力装置A2、室内撮像装置C2、表示装置RP、及び通信装置T2等が設置されている。また、遠隔操作室RCには、ショベル100を遠隔操作する操作者OPが座る運転席DSが設置されている。
 遠隔コントローラ30Rは、各種演算を実行する演算装置である。図16に示す例では、遠隔コントローラ30Rは、コントローラ30と同様、CPU及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成されている。そして、遠隔コントローラ30Rの各種機能は、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
 音出力装置A2は、音を出力するように構成されている。図16に示す例では、音出力装置A2は、スピーカであり、ショベル100に取り付けられている集音装置(図示せず。)が集めた音を再生するように構成されている。
 室内撮像装置C2は、遠隔操作室RC内を撮像するように構成されている。図16に示す例では、室内撮像装置C2は、遠隔操作室RCの内部に設置されたカメラであり、運転席DSに着座する操作者OPを撮像するように構成されている。
 通信装置T2は、ショベル100に取り付けられた通信装置との無線通信を制御するように構成されている。
 図16に示す例では、運転席DSは、通常のショベルのキャビン内に設置される運転席と同様の構造を有する。具体的には、運転席DSの左側には左コンソールボックスが配置され、運転席DSの右側には右コンソールボックスが配置されている。そして、左コンソールボックスの上面前端には左操作レバーが配置され、右コンソールボックスの上面前端には右操作レバーが配置されている。また、運転席DSの前方には、走行レバー及び走行ペダルが配置されている。更に、右コンソールボックスの上面中央部には、ダイヤル75が配置されている。左操作レバー、右操作レバー、走行レバー、走行ペダル、及びダイヤル75のそれぞれは、操作装置26Aを構成している。
 ダイヤル75は、エンジン11の回転数を調整するためのダイヤルであり、例えばエンジン回転数を4段階で切り換えできるように構成されている。
 具体的には、ダイヤル75はSPモード、Hモード、Aモード、及びアイドリングモードの4段階でエンジン回転数の切り換えができるように構成されている。ダイヤル75は、エンジン回転数の設定に関するデータをコントローラ30に送信する。
 SPモードは、操作者OPが作業量を優先させたい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Hモードは、操作者OPが作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Aモードは、操作者OPが燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、操作者OPがエンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン11は、ダイヤル75を介して選択された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
 操作装置26Aには、操作装置26Aの操作内容を検出するための操作センサ29Aが設置されている。操作センサ29Aは、例えば、操作レバーの傾斜角度を検出する傾斜センサ、又は、操作レバーの揺動軸回りの揺動角度を検出する角度センサ等である。操作センサ29Aは、圧力センサ、電流センサ、電圧センサ、又は距離センサ等の他のセンサで構成されていてもよい。操作センサ29Aは、検出した操作装置26Aの操作内容に関する情報を遠隔コントローラ30Rに対して出力する。遠隔コントローラ30Rは、受信した情報に基づいて操作信号を生成し、生成した操作信号をショベル100に向けて送信する。操作センサ29Aは、操作信号を生成するように構成されていてもよい。この場合、操作センサ29Aは、遠隔コントローラ30Rを経由せずに、操作信号を通信装置T2に出力してもよい。
 表示装置RPは、ショベル100の周囲の状況に関する情報を表示するように構成されている。図16に示す例では、表示装置RPは、縦3段、横3列の9つのモニタで構成されるマルチディスプレイであり、ショベル100の前方、左方、及び右方の空間の様子を表示できるように構成されている。各モニタは、液晶モニタ又は有機ELモニタ等である。但し、表示装置RPは、1又は複数の曲面モニタで構成されていてもよく、プロジェクタで構成されていてもよい。
 表示装置RPは、操作者OPが着用可能な表示装置であってもよい。例えば、表示装置RPは、ヘッドマウントディスプレイであり、無線通信によって、遠隔コントローラ30Rとの間で情報を送受信できるように構成されていてもよい。ヘッドマウントディスプレイは、遠隔コントローラに有線接続されていてもよい。ヘッドマウントディスプレイは、透過型ヘッドマウントディスプレイであってもよく、非透過型ヘッドマウントディスプレイであってもよい。ヘッドマウントディスプレイは、片眼型ヘッドマウントディスプレイであってもよく、両眼型ヘッドマウントディスプレイであってもよい。
 表示装置RPは、遠隔操作室RCにいる操作者OPがショベル100の周囲を視認できるようにする画像を表示するように構成されている。すなわち、表示装置RPは、操作者が遠隔操作室RCにいるにもかかわらず、あたかもショベル100のキャビン10内にいるかのように、ショベル100の周囲の状況を確認することができるように、画像を表示する。
 次に、図17を参照し、施工システムSYSの別の構成例について説明する。図17に示す例では、施工システムSYSは、ショベル100による施工を支援するように構成されている。具体的には、施工システムSYSは、ショベル100と通信を行う通信装置CD及び制御装置CTRを有する。制御装置CTRは、下部走行体1が走行している地面の傾斜に応じて走行アクチュエータ及びアタッチメントアクチュエータの少なくとも1つを自律的に動作させるように構成されている。
 例えば、制御装置CTRは、地面の傾斜が変化するときに発生する上部旋回体3のピッチングを抑制するようにアタッチメントアクチュエータを自律的に動作させるように構成されていてもよい。
 或いは、制御装置CTRは、上部旋回体3の傾斜の変化に応じてアタッチメントアクチュエータを自律的に動作させるように構成されていてもよい。或いは、制御装置CTRは、地面の傾斜が変化する前に走行アクチュエータの動きを制限して下部走行体1の走行速度を低減させてもよい。或いは、制御装置CTRは、地面の傾斜の変化が大きいほど、下部走行体1の走行速度が小さくなるように走行アクチュエータの動きを制限してもよい。或いは、制御装置CTRは、記憶装置に予め記憶されている地形データに基づいて地面の傾斜を認識するように構成されていてもよい。或いは、制御装置CTRは、空間認識装置70の出力に基づいて地面の傾斜を認識するように構成されていてもよい。或いは、制御装置CTRは、下部走行体1が走行中に自動でアタッチメントを制御できるように構成されていてもよい。或いは、制御装置CTRは、操作者による移動指令を自動で低減させるように構成されていてもよい。或いは、制御装置CTRは、左走行油圧モータ2MLと右走行油圧モータ2MRとに対して別々に指令値を生成するように構成されていてもよい。
 
 
 
 
 
なお、第1制御部及び第2制御部は、説明の便宜のために区別されて表されているが、物理的に区別されている必要はなく、全体的に或いは部分的に共通のソフトウェアコンポーネント若しくはハードウェアコンポーネントで構成されていてもよい。
 
 
 このように、本発明の実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載された上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられるアタッチメントとしての掘削アタッチメントATと、下部走行体1を駆動する走行アクチュエータとしと走行油圧モータ2Mと、掘削アタッチメントを動かすアタッチメント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と、上部旋回体3に設けられた制御装置としてのコントローラ30と、を備えている。そして、コントローラ30は、下部走行体1が走行している地面の傾斜に応じて走行アクチュエータ及びアタッチメントアクチュエータの少なくとも1つを自律的に動作させるように構成されている。この構成により、コントローラ30は、ショベル100の走行中の揺動を抑制できる。
 コントローラ30は、望ましくは、地面の傾斜が変化するときに発生する上部旋回体3のピッチングを抑制するようにアタッチメントアクチュエータを自律的に動作させるように構成されている。例えば、コントローラ30は、図8Cに示すように、バケット6が上り坂の上端P2の上空を横切ったときにブームシリンダ7を収縮させるように構成されていてもよい。また、コントローラ30は、図9Bに示すように、その後にカウンタウェイトが浮き上がったときにブームシリンダ7を伸長させるように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ30は、ショベル100が上り坂の上端P2を通過するときに発生するショベル100のピッチングを抑制できる。
 コントローラ30は、望ましくは、上部旋回体3の傾斜の変化に応じてアタッチメントアクチュエータを自律的に動作させるように構成されている。例えば、コントローラ30は、ショベル100が乗り越えようとしている上り坂の傾斜が大きいほど、ショベル100の重心が前方且つ下方に移動するように、アタッチメントアクチュエータを動作させるように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ30は、ショベル100が乗り越えようとしている上り坂の傾斜の大きさに適した掘削アタッチメントATの姿勢を実現できる。そのため、コントローラ30は、ショベル100が上り坂の上端P2を通過するときに発生するショベル100のピッチングを効率的に抑制できる。
 コントローラ30は、望ましくは、地面の傾斜が変化する前に走行アクチュエータの動きを制限して下部走行体1の走行速度を低減させるように構成されている。例えば、コントローラ30は、図14Aに示すように、上り坂の上端P2に接近するショベル100と上り坂の上端P2との間の距離が所定距離を下回ったときに走行油圧モータ2Mの動きの制限を開始するように構成されていてもよい。そして、コントローラ30は、図14Cに示すように、上り坂の上端P2から遠ざかるショベル100と上り坂の上端P2との間の距離が所定距離を上回ったときに走行油圧モータ2Mの動きの制限を解除するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ30は、アタッチメントアクチュエータを自律的に動作させる場合と同様に、ショベル100が上り坂の上端P2を通過するときに発生するショベル100のピッチングを抑制できる。
 コントローラ30は、望ましくは、地面の傾斜の変化が大きいほど、下部走行体1の走行速度が小さくなるように走行アクチュエータの動きを制限するように構成されている。例えば、コントローラ30は、ショベル100が乗り越えようとしている上り坂の傾斜が大きいほど、ショベル100が上り坂の上端P2を通過するときの走行速度が小さくなるように、走行アクチュエータの動きを制限するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ30は、ショベル100が乗り越えようとしている上り坂の傾斜の大きさに適した走行速度を実現できる。そのため、コントローラ30は、ショベル100が上り坂の上端P2を通過するときに発生するショベル100のピッチングを効率的に抑制できる。
 コントローラ30は、記憶装置に予め記憶されている地形データに基づいて地面の傾斜を認識するように構成されていてもよい。或いは、コントローラ30は、上部旋回体3に取り付けられている空間認識装置70の出力に基づいて地面の傾斜を認識するように構成されていてもよい。これらの構成により、コントローラ30は、地面の傾斜を高精度に認識することができ、走行アクチュエータ及びアタッチメントアクチュエータの自律的な制御をより高精度に実行できる。
 以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。
 例えば、上述の実施形態では、自律制御部30Bは、上り坂を走行しているショベル100の掘削アタッチメントATの姿勢を自律的に制御するように構成されている。但し、自律制御部30Bは、下り坂を走行しているショベル100の掘削アタッチメントATの姿勢を自律的に制御するように構成されていてもよい。
 また、上述の実施形態では、自律制御部30Bは、図7、図8A~図8C、及び図9A~図9Dを参照して説明されたように、アタッチメントアクチュエータ(ブームシリンダ7)を自律的に制御するように構成され、或いは、図13及び図14A~図14Cを参照して説明されたように、走行アクチュエータ(走行油圧モータ2M)を自律的に制御するように構成されている。しかしながら、自律制御部30Bは、所定の開始条件が満たされた場合に、アタッチメントアクチュエータと走行アクチュエータとを同時に且つ自律的に制御するように構成されていてもよい。
 また、上述の実施形態では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーが開示されている。例えば、左操作レバー26Lに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ15から左操作レバー26Lへ供給される作動油が、左操作レバー26Lのアーム開き方向への傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁176L、176Rのパイロットポートへ伝達される。或いは、右操作レバー26Rに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ15から右操作レバー26Rへ供給される作動油が、右操作レバー26Rのブーム上げ方向への傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁175L、175Rのパイロットポートへ伝達される。
 但し、このような油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、例えば、電気信号としてコントローラ30へ入力される。また、パイロットポンプ15と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。
 本願は、2019年3月29日に出願した日本国特許出願2019-068205号に基づく優先権を主張するものであり、この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 1C・・・クローラ 1CL・・・左クローラ 1CR・・・右クローラ 2・・・旋回機構 2A・・・旋回油圧モータ 2M・・・走行油圧モータ 2ML・・・左走行油圧モータ 2MR・・・右走行油圧モータ 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 10・・・キャビン 11・・・エンジン 13・・・レギュレータ 14・・・メインポンプ 15・・・パイロットポンプ 17・・・コントロールバルブユニット 18・・・絞り 19・・・制御圧センサ 26、26A・・・操作装置 26D・・・走行レバー 26DL・・・左走行レバー 26DR・・・右走行レバー 26L・・・左操作レバー 26R・・・右操作レバー 28・・・吐出圧センサ 29、29DL、29DR、29LA、29LB、29RA、29RB・・・操作圧センサ 29A・・・操作センサ 30・・・コントローラ 30B・・・自律制御部 30R・・・遠隔コントローラ 31、31AL~31FL、31AR~31FR・・・比例弁 32、32AL~32FL、32AR~32FR・・・シャトル弁 33、33EL、33FL、33ER、33FR・・・比例弁 40・・・センターバイパス管路 42・・・パラレル管路 70・・・空間認識装置 70F・・・前方センサ 70B・・・後方センサ 70L・・・左方センサ 70R・・・右方センサ 71・・・向き検出装置 72・・・情報入力装置 73・・・測位装置 75・・・ダイヤル 100・・・ショベル 171~176・・・制御弁 200・・・支援装置 300・・・管理装置 A2・・・音出力装置 AT・・・掘削アタッチメント C2・・・室内撮像装置 CD・・・通信装置 CTR・・・制御装置 D1・・・表示装置 D2・・・音声出力装置 DS・・・運転席 E1・・・情報取得装置 NS・・・スイッチOP・・・操作者 RC・・・遠隔操作室 RP・・・表示装置 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・・・旋回角速度センサ SYS・・・施工システム T2・・・通信装置
 

Claims (15)

  1.  下部走行体と、
     前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
     前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
     前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
     前記アタッチメントを動かすアタッチメントアクチュエータと、
     前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を備え、
     前記制御装置は、前記下部走行体が走行している地面の傾斜に応じて前記走行アクチュエータ及び前記アタッチメントアクチュエータの少なくとも1つを自律的に動作させる、
     ショベル。
  2.  前記制御装置は、前記地面の傾斜が変化するときに発生する前記上部旋回体のピッチングを抑制するように前記アタッチメントアクチュエータを自律的に動作させる、
     請求項1に記載のショベル。
  3.  前記制御装置は、前記上部旋回体の傾斜の変化に応じて前記アタッチメントアクチュエータを自律的に動作させる、
     請求項1に記載のショベル。
  4.  前記制御装置は、前記地面の傾斜が変化する前に前記走行アクチュエータの動きを制限して前記下部走行体の走行速度を低減させる、
     請求項1に記載のショベル。
  5.  前記制御装置は、前記地面の傾斜の変化が大きいほど、前記下部走行体の走行速度が小さくなるように前記走行アクチュエータの動きを制限する、
     請求項4に記載のショベル。
  6.  前記制御装置は、記憶装置に予め記憶されている地形データに基づいて前記地面の傾斜を認識するように構成されている、
     請求項1に記載のショベル。
  7.  前記上部旋回体に取り付けられる空間認識装置を備え、
     前記制御装置は、前記空間認識装置の出力に基づいて前記地面の傾斜を認識するように構成されている、
     請求項1に記載のショベル。
  8.  前記制御装置は、前記下部走行体が走行中に自動で前記アタッチメントを制御する、
     請求項1に記載のショベル。
  9.  前記制御装置は、操作者による移動指令を自動で低減させる、
     請求項1に記載のショベル。
  10.  前記走行アクチュエータは左走行油圧モータと右走行油圧モータとを含み、
     前記制御装置は、前記左走行油圧モータと前記右走行油圧モータとに対して、別々に指令値を生成する、
     請求項1に記載のショベル。
  11.  下部走行体と、
     前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
     前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
     前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
     前記アタッチメントを動かすアタッチメントアクチュエータと、を備えるショベルの制御装置であって、
     前記下部走行体が走行している地面の傾斜に応じて前記走行アクチュエータ及び前記アタッチメントアクチュエータの少なくとも1つを自律的に動作させる、
     ショベルの制御装置。
  12.  前記地面の傾斜が変化するときに発生する前記上部旋回体のピッチングを抑制するように前記アタッチメントアクチュエータを自律的に動作させる、
     請求項11に記載のショベルの制御装置。
  13.  前記上部旋回体の傾斜の変化に応じて前記アタッチメントアクチュエータを自律的に動作させる、
     請求項11に記載のショベルの制御装置。
  14.  前記地面の傾斜が変化する前に前記走行アクチュエータの動きを制限して前記下部走行体の走行速度を低減させる、
     請求項11に記載のショベルの制御装置。
  15.  前記地面の傾斜の変化が大きいほど、前記下部走行体の走行速度が小さくなるように前記走行アクチュエータの動きを制限する、
     請求項14に記載のショベルの制御装置。
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