WO2021070577A1 - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

油圧ショベル（１）では、制御部（３１、１３１）は、油圧シリンダ（１０、１１、１２）、旋回体（５）の旋回モータ（５ａ）、走行装置（４ａ、４ｂ）の動作に対応した動きを作業機操作レバー（１５０）、右作業機操作レバー（１６０）および走行レバー（１４０）に与える駆動信号（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を駆動部（１７、４４）に出力する。制御部（３１、１３１）は、オペレータによって動作される左作業機操作レバー（１５０）、右作業機操作レバー（１６０）または走行レバー（１４０）の動きが、油圧シリンダ（１０、１１、１２）、旋回体（５）の旋回モータ（５ａ）、走行装置（４ａ、４ｂ）の動作に対応した動きと異なる場合、オペレータによって動作される左作業機操作レバー（１５０）、右作業機操作レバー（１６０）または走行レバー（１４０）の動きに基づいて制御信号（ｓ７´、ｓ８´、ｓ９´）を出力する。

Description

作業機械および作業機械の制御方法

　本発明は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。

　作業機械の一例である油圧ショベルには、走行装置を前進または後進させる走行レバーと、旋回体を旋回し作業機を操作するための２つの作業機操作レバーが設けられており、複数の操作レバーが設けられている場合が多い。

　例えば、特許文献１には、一連の単調な作業を繰り返す場合に自動運転を行う油圧ショベルが開示されている。

特開平５－３０６５３２号公報

　しかしながら、建設現場では単調な作業だけに限らないため、オペレータによる手動作業も必要であるが、初心者のオペレータに操作を教えることが難しかった。
　本発明は、操作レバーの操作をオペレータに確認させ易い作業機械および作業機械の制御方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）

　開示の作業機械は、操作部材と、駆動部と、コントローラと、を備える。駆動部は、操作部材を動かす。コントローラは、作業機械の走行装置または作業機のアクチュエータを動作させる制御信号を出力する。コントローラは、アクチュエータの動作に対応した動きを操作部材に与える駆動信号を駆動部に出力し、駆動信号に基づいて操作部材を動かす。コントローラは、オペレータによって動作される操作部材の動きがアクチュエータの動作に対応した動きと異なる場合、オペレータによって動作される操作部材の動きに基づいて制御信号を出力する。

　開示の作業機械の制御方法は、第１出力ステップと、第２出力ステップと、判定ステップと、第３出力ステップと、を備える。第１出力ステップは、アクチュエータを動作させる制御信号を出力する。第２出力ステップは、アクチュエータの動作に対応した動きを操作部材に与える駆動信号を、操作部材を駆動する駆動部に出力する。判定ステップは、オペレータによって動作される操作部材の動きがアクチュエータの動作に対応した動きと異なるか否かを判定する。第３出力ステップは、異なると判定した場合、オペレータによって動作される操作部材の動きに基づいて制御信号を出力する。
（発明の効果）

　本開示によれば、操作レバーの操作をオペレータに確認させ易い作業機械および作業機械の制御方法を提供することができる。

本開示にかかる実施の形態１の油圧ショベルの斜視図。 図１の油圧ショベルのキャブの内部を示す斜視図。 図２の走行レバーユニットを示す外観斜視図。 図３のＢＢ´間の矢示断面図。 図３の左作業機操作レバーユニットの外観構成を示す斜視図。 図４の左作業機操作レバーユニットの内部構成を模式的に示す斜視図。 図５のＡＡ´間の矢示断面図。 図１の油圧ショベルの制御システムを示すブロック図。 図１の油圧ショベルの制御方法を示すフロー図。 本開示にかかる実施の形態２の油圧ショベルの制御システムを示すブロック図。

　以下、本発明にかかる実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）について図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態１）
　＜構成＞
　（油圧ショベル１の構成の概要）
　図１は、本実施の形態の油圧ショベル１の構成を示す模式図である。

　油圧ショベル１は、車両本体２と、作業機３と、を備える。車両本体２は、図１に示すように走行体４と旋回体５とを有している。走行体４は、一対の走行装置４ａ、４ｂを有する。各走行装置４ａ、４ｂは、履帯４ｃ、４ｄを有しており、エンジンからの駆動力によって走行モータ４ａｅ、４ｂｅが回転して履帯４ｃ、４ｄが駆動されることによって油圧ショベル１が走行する。図１には、走行モータ４ｂｅのみ示す。

　旋回体５は、走行体４上に載置されている。旋回体５は、図示しない旋回装置によって上下方向に沿った軸を中心として走行体４に対して旋回可能に設けられている。

　旋回体５の前部左側位置には運転室としてのキャブ６が設けられている。旋回体５は、図示しないエンジンや油圧ポンプなどを収容する。尚、本実施の形態において断りなき場合、前後左右はキャブ６内の運転席を基準として説明する。運転席が正面に正対する方向を前方向Ｆとし、前方向に対向する方向を後方向Ｂとする。運転席が正面に正対したときの側方方向の右側、左側をそれぞれ右方向Ｒ、左方向Ｌとする。

　キャブ６は、作業機３の反対側に配置された左側面にドア６ａを有している。

　作業機３は、ブーム７、アーム８、掘削バケット９を有し、旋回体５の前部中央位置に取り付けられている。詳しくは、作業機３は、キャブ６の右側に配置されている。ブーム７の基端部は、旋回体５に回動可能に連結されている。また、ブーム７の先端部はアーム８の基端部に回動可能に連結されている。アーム８の先端部は、掘削バケット９に回動可能に連結されている。掘削バケット９は、その開口が車両本体２の方向（後方）を向くことができるようにアーム８に取り付けられている。掘削バケット９が、このような向きに取り付けられた油圧ショベルは、バックホウと呼ばれている。また、ブーム７、アーム８および掘削バケット９のそれぞれに対応するように油圧シリンダ１０～１２（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２）が配置されている。これらの油圧シリンダ１０～１２（作業機のアクチュエータの一例）が駆動されることによって作業機３が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。

　また、車両本体２には、後述する図８に示すように制御システム３０が設けられている。制御システム３０は、作業機３、旋回体５、走行装置４ａ、４ｂおよび後述する駆動部１７、４４の制御を行う。

　（キャブ６）
　図２は、キャブ６の内部を示す斜視図である。

　キャブ６内には、運転席１３、走行レバーユニット１４、左作業機操作レバーユニット１５、および右作業機操作レバーユニット１６が設けられている。

　走行レバーユニット１４は、運転席１３の前側に配置されている。走行レバーユニット１４の走行レバー１４０（操作レバーの一例）を前に押すことによって車両本体２が前進し、走行レバー１４０を手前に引くことによって車両本体２が後進する。なお、旋回体の向きによっては前進と後進が逆になる。

　左作業機操作レバーユニット１５は、運転席１３の左側に配置されたコンソールボックス６１に設けられている。左作業機操作レバーユニット１５の左作業機操作レバー１５０（操作レバーの一例）は、前後左右の４方向に傾斜可能である。

　左作業機操作レバー１５０を前方に傾斜することによってアーム８が押し出され、後方に傾斜することによってアーム８が引き込まれる。また、左作業機操作レバー１５０を運転席１３側に傾斜することによって旋回体５が右旋回し、運転席１３と反対側に傾斜させることによって旋回体が左旋回する。なお、左作業機操作レバー１５０が前後左右の中立位置に配置された状態では、旋回体５とアーム８がとまったままその位置で保持される。

　右作業機操作レバーユニット１６は、運転席１３の右側に配置されたコンソールボックス６２に設けられている。右作業機操作レバーユニット１６の右作業機操作レバー１６０（操作レバーの一例）は、前後左右の４方向に傾斜可能である。
　右作業機操作レバー１６０を前方に傾斜することによってブーム７が下げられ、後方に傾斜することによってブーム７が上げられる。右作業機操作レバー１６０を運転席１３と反対側に傾斜することによって掘削バケット９がダンプ操作し、運転席１３側に傾斜することによって掘削バケット９が掘削操作する。なお、右作業機操作レバー１６０が前後左右の中立位置に配置された状態では、ブーム７と掘削バケット９は動かず、その位置で保持される。

　（走行レバーユニット１４）
　図３は、走行レバーユニット１４の斜視図である。図４は、図３のＢＢ´間の矢示断面図である。

　走行レバーユニット１４は、走行レバー１４０と、連結部４１と、軸部４２と、ポテンショメータ４３と、駆動部４４と、走行ペダル４５と、を有する。

　走行レバー１４０は、キャブ６のフロア６ｆから上方に延びている。走行レバー１４０の上端には、操作の際にオペレータによって把持される把持部１４１が設けられている。連結部４１は、走行レバー１４０の下部と軸部４２の間を連結する。連結部４１は、走行レバー１４０と軸部４２のそれぞれに固定されている。軸部４２は、左右方向に沿って配置されている。

　ポテンショメータ４３は、軸部４２の一端に設けられている。走行レバー１４０を前後方向に傾斜させると、走行レバー１４０に固定されている連結部４１も前後方向に移動し、連結部４１とともに軸部４２も回転する。ポテンショメータ４３によって軸部４２の位置を検出することによって、走行レバー１４０の操作位置を検出することができる。

　駆動部４４は、軸部４２の他端と連結されている電動モータ４４ａを有する。電動モータ４４ａの出力軸４４ｂが軸部４２と連結されており、軸部４２を回転駆動することができる。軸部４２を回転駆動することによって、走行レバー１４０を前後方向に傾斜移動させることができる。

　走行ペダル４５は、連結部４１の上側に配置されており、図３に示すように、前端４５ａを下方に移動するように踏み込むことによって、走行レバー１４０も前方に移動し、油圧ショベル１を前進させることができる。また、後端４５ｂを下方に移動するように踏み込むことによって、走行レバー１４０も後方に移動し、油圧ショベル１を後進させることができる。

　（左作業機操作レバーユニット１５および右作業機操作レバーユニット１６）
　左作業機操作レバーユニット１５と右作業機操作レバーユニット１６は、同様の構成であるため、左作業機操作レバーユニット１５を例に挙げて説明する。

　図５は、左作業機操作レバーユニット１５の外観構成を模式的に示す斜視図である。図６は、左作業機操作レバーユニット１５の内部構成を模式的に示す斜視図である。図７は、図５のＡＡ´間の矢示断面図である。

　左作業機操作レバーユニット１５は、図６に示すように、第１支持フレーム２１と、第２支持フレーム２２と、第３支持フレーム２３と、駆動部１７と、を備える。

　（第１支持フレーム２１）
　第１支持フレーム２１は、コンソールボックス６１のフレームに固定され、第２支持フレーム２２および第３支持フレーム２３を介して左作業機操作レバー１５０を前後左右に傾斜可能に支持する。

　例えば、第１支持フレーム２１は、図５に示すように、箱状であり、上面２１ａと、一対の側面２１ｂと、一対の側面２１ｃと、一対の載置面２１ｄと、一対の載置面２１ｅと、を有する。

　上面２１ａには、平面視において四角形状の貫通孔２１ｈが形成されている。

　一対の側面２１ｂは、上面２１ａの前端と後端の各々から下方に向かうように設けられている。一対の側面２１ｂは、前後方向において対向するように配置されている。一対の側面２１ｂには、それぞれに貫通孔２１ｆが形成されている。一方の貫通孔２１ｆのみ図示されている。

　一対の側面２１ｃは、上面２１ａの左端と右端の各々から下方に向かうように設けられている。一対の側面２１ｃは、左右方向において対向するように配置されている。一対の側面２１ｃには、それぞれに貫通孔２１ｇが形成されている。一方の貫通孔２１ｇのみ図示されている。

　上面２１ａ、一対の側面２１ｂおよび一対の側面２１ｃによって箱形状が形成されている。

　一対の載置面２１ｄは、一対の側面２１ｂのそれぞれの下端から側面２１ｂに対して垂直であって外側に向かって延びるように設けられている。

　一対の載置面２１ｅは、一対の側面２１ｃのそれぞれの下端から側面２１ｃに対して垂直であって外側に向かって延びるように設けられている。

　（第２支持フレーム２２）
　図６では、第１支持フレーム２１を二点鎖線で示し、その内側の構成を実線で示す。

　第２支持フレーム２２は、左作業機操作レバー１５０の前後方向への傾斜に合わせて傾斜する。第２支持フレーム２２は、左作業機操作レバー１５０の左右方向の傾斜に対して回動せず、左作業機操作レバー１５０の左右方向への傾斜を支持する。

　第２支持フレーム２２は、第１支持フレーム２１の内側に第１支持フレーム２１に対して回動可能に配置されている。第２支持フレーム２２は、図７に示すように、前後方向に沿って視て逆Ｕ字形状に形成されている。

　第２支持フレーム２２は、上面２２ａと、一対の側面２２ｂと、軸２２ｃと、を有する。一対の側面２２ｂは、上面２２ａの左右の端から下方に向かうように設けられている。上面２２ａには、左右方向に沿って形成された貫通孔２２ｄが設けられている。また、貫通孔２２ｄの前後方向の幅は、概ね左作業機操作レバー１５０の径と同じ長さに設定されている。貫通孔２２ｄに沿って左右方向に左作業機操作レバー１５０が傾斜する。

　軸２２ｃは、一対の側面２２ｂの各々に、外側に向かって突出するように左右方向に沿って設けられている。左側の側面２２ｂの軸２２ｃは、左側の側面２２ｂから左方向に向かって設けられており、右側の側面２２ｂの軸２２ｃは、右側の側面２２ｂから右方向に向かって設けられている。一対の軸２２ｃは、一対の側面２１ｃの各々に形成された貫通孔２１ｇ（図５参照）に回転可能に挿入されている。

　（第３支持フレーム２３）
　第３支持フレーム２３は、左作業機操作レバー１５０の左右方向への傾斜に合わせて回動する。第３支持フレーム２３は、左作業機操作レバー１５０の前後方向の傾斜に対しては回動せず、左作業機操作レバー１５０の回動を支持する。

　第３支持フレーム２３は、第１支持フレーム２１の内側に第１支持フレーム２１に対して回動可能に配置されている。第３支持フレーム２３は、第２支持フレーム２２の内側に配置されている。

　第３支持フレーム２３は、図６に示すように、枠部２３ａと、軸２３ｂとを有する。枠部２３ａは、平面視において前後方向に長く形成された四角形状である。枠部２３ａは、平面視において左作業機操作レバー１５０を囲っている。枠部２３ａの前後方向に沿って左作業機操作レバー１５０が傾斜する。枠部２３ａは、一対の側面２３ｃと、一対の側面２３ｄを有する。一対の側面２３ｃは、前後方向において対向して配置されている。一対の側面２３ｄは、左右方向において対向して配置されている。側面２３ｄは、平面視において側面２３ｃよりも長く形成されている。一対の側面２３ｄの各々には、図５に示すように貫通孔２３ｅが形成されている。

　軸２３ｂは、図６に示すように、一対の側面２３ｄの各々に、外側に向かって突出するように前後方向に沿って設けられている。前側の側面２３ｃに設けられた軸２３ｂは、前側の側面２３ｃから前方向に向かって設けられており、後側の側面２３ｃに設けられた軸２３ｂは、後側の側面２３ｃから後方向に向かって設けられている。一対の軸２３ｂは、一対の側面２１ｂの各々に形成された貫通孔２１ｆ（図５参照）に回転可能に挿入されている。

　左作業機操作レバー１５０は、図５に示すように、その根元部分に左右のそれぞれの方向に突出した軸１５０ａを有する。軸１５０ａは、一対の側面２３ｄの各々の貫通孔２３ｅに回転可能に挿入されている。軸１５０ａと上述した第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃは、同軸上に配置されている（軸Ｃ２参照）。第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂは同軸上に配置されている（軸Ｃ１参照）。

　これによって、例えば、左作業機操作レバー１５０を前後方向に傾斜させると、左作業機操作レバー１５０は第３支持フレーム２３に対して軸１５０ａを中心に回転する。この際、第３支持フレーム２３の枠部２３ａが前後方向に長く形成されているため、左作業機操作レバー１５０は枠部２３ａと干渉することなく前後方向に傾斜できる。

　一方、第２支持フレーム２２は左作業機操作レバー１５０が貫通孔２２ｄの縁に当接するため左作業機操作レバー１５０の前後方向への回転とともに軸２２ｃを中心に回動する。軸１５０ａと上述した第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃが同軸Ｃ２上に配置されているため、左作業機操作レバー１５０は、軸Ｃ２を中心に前後方向に傾斜することになる。

　また、左作業機操作レバー１５０を左右方向に傾斜させると、左作業機操作レバー１５０は第３支持フレーム２３とともに軸２３ｂを中心に回転する。左作業機操作レバー１５０を左右方向に傾斜させた際には、左作業機操作レバー１５０は第２支持フレーム２２の貫通孔２２ｄに沿って移動するため、左作業機操作レバー１５０は第２支持フレーム２２の上面２２ａに干渉することなく左右方向に傾斜できる。第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂは同軸Ｃ１上に配置されているため、左作業機操作レバー１５０は、軸Ｃ１を中心に左右方向に傾斜することになる。

　（駆動部１７）
　駆動部１７は、後述する記憶部３２に記憶されているレバー動作に合わせて左作業機操作レバー１５０を駆動する。

　駆動部１７は、第１モータ２４と、第２モータ２５と、を有している。

　（第１モータ２４）
　第１モータ２４は、電動モータであり、第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂのうち一方の軸２３ｂに接続されている。第１モータ２４は載置面２１ｄに固定されている。

　第１モータ２４は、軸２３ｂに力を与えることによって左作業機操作レバー１５０を左右方向に傾斜させることができる。

　（第２モータ２５）
　第２モータ２５は、電動モータであり、第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃのうち一方の軸２２ｃに接続されている。第２モータ２５は載置面２１ｅに固定されている。

　第２モータ２５は、軸２２ｃに力を与えることによって左作業機操作レバー１５０を前後方向に傾斜させることができる。

　（第１ポテンショメータ１８）
　第１ポテンショメータ１８は、図５に示すように、第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂに接続されている。第１ポテンショメータ１８は第１支持フレーム２１の載置面２１ｄに固定されている。

　第１ポテンショメータ１８は、軸２３ｂの回転位置を検出することによって左作業機操作レバー１５０の左右方向における傾斜位置を検出する。この傾斜位置に基づいて指令信号が送信され旋回体５が旋回する。

　（第２ポテンショメータ１９）
　第２ポテンショメータ１９は、第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃに接続されている。第２ポテンショメータ１９は第１支持フレーム２１の載置面２１ｅに固定されている。

　第２ポテンショメータ１９は、軸２２ｃの回転位置を検出することによって左作業機操作レバー１５０の前後方向における傾斜位置を検出する。この傾斜位置に基づいて指令信号が送信されアーム８が押し出され、又は引き込まれる。

　（制御システム３０）
　図８は、制御システム３０の構成を示すブロック図である。図８では、第１ポテンショメータ１８と第２ポテンショメータ１９を兼ねて図示する。第１モータ２４と第２モータ２５を兼ねて図示する。

　制御システム３０は、制御部３１と、記憶部３２と、ＩＭＵ３３と、ストロークセンサ３４、３５、３６と、走行速度センサ３７と、旋回角度センサ３８と、を有する。

　制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリを含む。制御部３１は、記憶部３２に記憶されているプログラムを読み出してメインメモリに展開し、プログラムに従って所定の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介して制御システム３０に配信されてもよい。

　記憶部３２は、自動運転のための油圧ショベル１の所定動作を時系列で記憶している。油圧ショベル１の所定動作とは、作業機３の動作、旋回体５の旋回動作、および走行装置４ａ、４ｂの走行動作の少なくとも１つを含む。本実施の形態では、記憶部３２は、制御部３１とは別に設けられているが、制御部３１内に設けられていてもよい。

　また、記憶部３２は、油圧ショベル１の所定動作に加えて油圧ショベル１の所定動作を実行するような左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０、および走行レバー１４０のレバー動作を時系列で記憶している。このレバー動作は、油圧ショベル１の所定動作に対応する動きともいえる。

　記憶部３２に記憶されている所定動作およびレバー動作は、例えば、ティーチングプレイバックによってオペレータによって作成することができる。ティーチングプレイバックとは、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０をオペレータが操作することによって、その操作手順を記憶部３２が記憶することである。

　制御部３１は、レバー駆動部５１と、車体駆動部５２と、判定部５３と、を備える。

　レバー駆動部５１は、記憶部３２に記憶されているレバー動作を実行するように左作業機操作レバーユニット１５、右作業機操作レバーユニット１６および走行レバーユニット１４の制御を行う。レバー駆動部５１は、記憶部３２に記憶されている所定のレバー動作を実行するように左作業機操作レバーユニット１５、右作業機操作レバーユニット１６および走行レバーユニット１４の各々に駆動信号ｓ１、ｓ２、ｓ３を送信する。

　左作業機操作レバーユニット１５は、駆動信号ｓ１に基づいて第１モータ２４および第２モータ２５を駆動して左作業機操作レバー１５０を駆動する。右作業機操作レバーユニット１６は、駆動信号ｓ２に基づいて第１モータ２４および第２モータ２５を駆動して右作業機操作レバー１６０を駆動する。走行レバーユニット１４は、駆動信号ｓ３に基づいて第１モータ２４及び第２モータ２５を駆動して走行レバー１４０を駆動する。

　車体駆動部５２は、記憶部３２に記憶されている所定動作を実行するように作業機３、旋回体５または走行装置４ａ、４ｂを制御する。車体駆動部５２は、記憶部３２に記憶されている所定動作を実行するように作業機３に制御信号ｓ７を送信し、旋回体５に制御信号ｓ８を送信し、走行装置４ａ、４ｂに制御信号ｓ９を送信する。一例としては、制御信号ｓ７を受信したＥＰＣ弁が駆動され油圧シリンダ１０～１２に作動油の供給が行われて作業機３が動作する。また、制御信号ｓ８を受信すると、旋回モータ５ａが駆動し旋回体５を旋回させる。制御信号ｓ９を受信すると、走行装置４ａ、４ｂの各々に設けられた走行モータ４ａｅ、４ｂｅが履帯４ｃ、４ｄを駆動し、走行体４が前進または後進する。なお、油圧シリンダ１０～１２は、作業機のアクチュエータの一例である。走行モータ４ａｅ、４ｂｅは、走行装置のアクチュエータの一例である。旋回モータ５ａは、旋回体のアクチュエータの一例である。

　ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）３３は、３軸のジャイロと３方向の加速度計を有しており、３次元の角速度と加速度を検出することができる。ストロークセンサ３４は、ブームシリンダ１０のストロークを検出する。ストロークセンサ３５は、アームシリンダ１１のストロークを検出する。ストロークセンサ３６は、バケットシリンダ１２のストロークを検出する。ストロークセンサ３４～３６によって、作業機３の姿勢を検出することができる。

　走行速度センサ３７は、走行装置４ａ、４ｂによる走行速度を検出する。旋回角度センサ３８は、旋回体５の旋回角度を検出する。
　判定部５３は、所定動作の自動運転の際におけるオペレータの操作介入を判定する。判定部５３は、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の動作が記憶部３２に記憶されているレバー動作に一致しているか否かを判定する。

　左作業機操作レバーユニット１５は、第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９で検出した左作業機操作レバー１５０の位置信号ｓ４を制御部３１に送信している。右作業機操作レバーユニット１６は、第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９で検出した右作業機操作レバー１６０の位置信号ｓ５を制御部３１に送信している。走行レバーユニット１４は、ポテンショメータ４３で検出した走行レバー１４０または走行ペダル４５の位置信号ｓ６を制御部３１に送信している。

　判定部５３は、位置信号ｓ４～ｓ６に基づいて、オペレータが左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０のいずれかを操作することで記憶部３２に記憶されている所定のレバー動作から異なった動作になったか否かを判定する。なお、第１モータ２４、第２モータ２５または電動モータ４４ａは、記憶部３２に記憶されているレバー動作を行うように駆動しているため、操作に介入するためにはオペレータはモータの駆動力に逆らって操作する必要がある。

　判定部５３によって、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０に所定のレバー動作とは異なる操作が行われたことが判定されると、車体駆動部５２は、位置信号ｓ４～ｓ６に基づいて異なる動作に応じた制御信号ｓ７´、ｓ８´、ｓ９´を生成し、作業機３、旋回体５、または走行装置４ａ、４ｂに送信する。制御信号ｓ７´に基づいて作業機３が動作し、制御信号ｓ８´に基づいて旋回体５が動作し、制御信号ｓ９´に基づいて走行装置４ａ、４ｂが動作する。車体駆動部５２は、所定動作を行っているときのレバーの操作位置に対して、異なる操作位置の差分の分多くまたは少なく動作するように制御信号ｓ７´、ｓ８´、ｓ９´を作成する。

　これにより、所定動作を行う自動運転中にオペレータが割り込んでレバーの操作を行った場合であっても、オペレータのレバー操作に対応した動作を行うことができ、自動運転中にスムーズに割り込み操作を行うことができる。

　また、判定部５３が、位置信号ｓ４～ｓ６に基づいて、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の動作が、記憶部３２に記憶されているレバー動作と一致したと判定した場合には、車体駆動部５２は記憶部３２に記憶されている所定動作を実行するように制御信号ｓ７、ｓ８、ｓ９を生成して送信する。ここで、第１モータ２４、第２モータ２５または電動モータ４４ａは、記憶部３２に記憶されているレバー動作を行うように駆動しているため、操作介入していたオペレータがレバーから手を離した場合には左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０が元のレバー動作の位置に復帰する。この復帰が、位置信号ｓ４～ｓ６に基づいて、判定部５３によって判定される。

　これにより、所定動作を行う自動運転中にオペレータが割り込んで操作を行った場合、オペレータの操作に対応した動作を行うことができ、スムーズに割り込み操作を行うことができる。

　また、オペレータが左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０に手を添えておけば、自動運転より大きく（足し算）または小さく（引き算）操作する必要になったとき自動運転にスムーズに介入することができる。

　また、判定部５３が、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の位置が所定動作をおこなうためのレバー動作の位置に一致していると判定した場合は、再度自動運転に戻ることができる。

　＜動作＞
　以下に、本開示にかかる実施の形態の油圧ショベル１の動作について説明する。

　図９は、本開示にかかる実施の形態の油圧ショベル１の動作を説明するためのフロー図である。

　はじめに、ステップＳ１０において、記憶部３２に記憶されている所定動作が行われる自動運転が実施されるように油圧ショベル１が動作される。具体的には、車体駆動部５２は、記憶部３２に記憶されている所定動作を実行するようにＩＭＵ３３および各種センサ３４～３８の検出値をフィードバックしながら、作業機３の油圧シリンダ１０～１２に制御信号ｓ７を送信し、旋回体５の旋回モータ５ａに制御信号ｓ８を送信し、走行装置４ａ、４ｂの走行モータ４ａｅ、４ｂｅに制御信号ｓ９を送信する。
　次に、ステップＳ１１において、油圧ショベル１の動作に対応した動作を行うようにレバー動作が実施される。具体的には、レバー駆動部５１が、記憶部３２に記憶されているレバー動作を実行するように左作業機操作レバーユニット１５に駆動信号ｓ１を送信し、右作業機操作レバーユニット１６に駆動信号ｓ２を送信し、走行レバーユニット１４に駆動信号ｓ３を送信する。記憶部３２に記憶されているレバー動作とは、記憶部３２に記憶されている作業機３、旋回体５、および走行装置４ａ、４ｂの動作を実行するような動きのことであり、記憶部３２に記憶されている作業機３、旋回体５、および走行装置４ａ、４ｂの動作に対応する動きである。

　次に、ステップＳ１２において、制御部３１が、記憶部３２に記憶されている所定動作の時系列が終了したか否かを判定する。そして、終了していない場合には、ステップＳ１３において制御部３１は左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０、および走行レバー１４０の位置信号ｓ４～ｓ６を取得する。

　次に、ステップＳ１４において、制御部３１の判定部５３が、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０、および走行レバー１４０の動きが、記憶部３２に記憶されている所定動作と異なっているか否か判定する。

　次に、レバーの動作が所定動作と異なっていると判定された場合には、ステップＳ１５において、車体駆動部５２は、異なったレバーの動作で油圧ショベルを動作させる。

　ステップＳ１５の次に制御はステップＳ１２に進み、ステップＳ１２において制御部３１が、記憶部３２に記憶されている所定動作の時系列が終了したか否かを判定し、終了していない場合には、ステップＳ１３、Ｓ１４が行われる。

　そして、ステップＳ１４において、レバーの動作が所定動作と異なっていないと判定された場合（元のレバー動作の位置に復帰した場合）には、制御はステップＳ１１に進み、記憶部３２に記憶されている所定動作が行われる自動運転が実施され、所定動作を実行するようなレバー動作が実施される。

　一方、ステップＳ１２において、所定動作が終了したと判定された場合には、制御部３１は制御を終了する。

　（実施の形態２）
　以下に、実施の形態２の油圧ショベルについて以下に説明する。実施の形態２の油圧ショベル１は、ティーチングではなく、作業対象となる地形情報を取得して動作を演算により作成する。

　＜構成＞
　図１０は、実施の形態２の制御システム１３０の構成を示すブロック図である。実施の形態２の制御システム１３０は、制御部１３１と、記憶部３２と、ＩＭＵ３３と、ストロークセンサ３４、３５、３６と、走行速度センサ３７と、旋回角度センサ３８と、３次元計測部３９と、を有する。また、制御部１３１は、実施の形態１の制御部３１と比較して演算部５４を更に有している。

　３次元計測部３９は、作業対象の位置または形状を計測する。３次元計測部３９は、レーザ計測装置の一種であるレーザレーダ３９ａと、ステレオカメラ３９ｂと、を有する。レーザレーダ３９ａは、作業対象にレーザを照射し、作業対象で散乱したレーザ光を受光し、受光データを制御部１３１に送信する。制御部１３１の演算部５４は、受光データに基づいて作業対象の３次元形状および作業対象との相対位置を計測する。

　ステレオカメラ３９ｂは、２つのカメラを有する。２つのカメラによって撮影された画像データは、制御部１３１に送信される。制御部１３１の演算部５４は、各々のカメラで撮影された画像データに基づいてステレオ処理を実施して、作業対象の３次元形状および作業対称との相対位置を計測する。なお、レーザレーダ３９ａとステレオカメラ３９ｂはどちらか一方であってもよい。

　演算部５４は、ＩＭＵ３３、各種センサ３４～３８の検出値、および３次元計測部３９から得られる３次元形状および作業対象との相対位置から油圧ショベル１の動作を演算する。演算された動作は、記憶部３２に記憶される。そして、記憶部３２に記憶された所定動作を実行するように作業機３、旋回体５および走行装置４ａが制御され、所定動作を行うようなレバー動作を実行するように左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０が動かされる。

　＜特徴＞
　（１）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）は、左作業機操作レバー１５０（操作部材の一例）、右作業機操作レバー１６０（操作部材の一例）および走行レバー１４０（操作部材の一例）と、駆動部１７、４４と、制御部３１、１３１（コントローラの一例）と、を備える。駆動部１７、４４は、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０を動かす。制御部３１、１３１は、油圧シリンダ１０～１２（アクチュエータの一例）、旋回体５の旋回モータ５ａ（アクチュエータの一例）、および走行装置４ａ、４ｂの走行モータ４ａｅ、４ｂｅ（アクチュエータの一例）に制御信号ｓ７、ｓ８、ｓ９を出力する。制御部３１、１３１は、油圧シリンダ１０～１２、旋回モータ５ａ、および走行モータ４ａｅ、４ｂｅの動作に対応した動きを、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０に与える駆動信号ｓ１、ｓ２、ｓ３を駆動部１７、４４に出力する。

　これにより、油圧ショベル１を動かす際の左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０の動きをオペレータが視認することができるため、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０の動きが確認し易くなる。

　（２）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）では、左作業機操作レバー１５０および右作業機操作レバー１６０は、作業機３を操作するレバーであり、制御部３１、１３１は、所定動作に基づいて作業機３の油圧シリンダ１０～１２（アクチュエータの一例）に制御信号ｓ７を出力する。

　このように作業機３に制御信号ｓ７を出力することによって、所定動作の通りに作業機３を動作することができる。

　（３）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）では、走行レバー１４０は、油圧ショベル１の走行装置４ａ、４ｂを操作するレバーである。制御部３１、１３１は、走行レバー１４０の動きに基づいて走行装置４ａ、４ｂの走行モータ４ａｅ、４ｂｅ（アクチュエータの一例）に制御信号ｓ９を出力する。

　このように走行装置４ａ、４ｂに制御信号ｓ９を出力することによって、記憶部３２に記憶されている所定動作の通りに走行装置４ａ、４ｂを動作することができる。

　（４）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）では、制御部３１、１３１は、オペレータによって左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０が動作されて左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の動きが、油圧シリンダ１０～１２、旋回体５の旋回モータ５ａ、走行装置４ａ、４ｂの動作に対応した動きと異なった場合、異なった左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の動きに基づいて制御信号ｓ７´、ｓ８´、ｓ９´を出力する。

　これにより、所定動作を油圧ショベル１が行うように左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０が自動で駆動されている自動運転のときに、オペレータが左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０を操作することによって容易に自動運転に割り込むことができる。

　（５）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）は、第１ポテンショメータ１８、第２ポテンショメータ１９およびポテンショメータ４３（位置検出部の一例）を備える。第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９は左作業機操作レバー１５０の位置を検出する。第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９は右作業機操作レバー１６０の位置を検出する。ポテンショメータ４３は、走行レバー１４０の位置を検出する。制御部３１、１３１は、判定部５３を有する。判定部５３は、第１ポテンショメータ１８、第２ポテンショメータ１９およびポテンショメータ４３で検出される左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の位置に基づいて、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の動きが、作業機３の油圧シリンダ１０～１２、旋回体５の旋回モータ５ａ、および走行装置４ａ、４ｂの走行モータ４ａｅ、４ｂｅの動作に対応した動きと異なっているか否かを判定する。

　これにより、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０の位置に基づいて、自動運転に対してオペレータの割り込みが発生したか否かを判定することができる。

　（６）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）は、記憶部３２を備える。記憶部３２は、油圧シリンダ１０～１２、旋回モータ５ａ、走行モータ４ａｅ、４ｂｅの動作を記憶する。記憶部３２に記憶されている油圧シリンダ１０～１２、旋回モータ５ａ、走行モータ４ａｅ、４ｂｅの動作は、ティーチングプレイバックによって作成される。

　例えば熟練オペレータの作業をティーチングして記憶部３２に記憶することによって、熟練オペレータによる操作レバーの操作を確認することができる。

　（７）
　実施の形態の油圧ショベル１（作業機械の一例）では、制御部１３１は、３次元計測部３９（地形情報取得部の一例）と、演算部５４と、を有する。３次元計測部３９は、地形情報を取得する。演算部５４は、地形情報に基づいて、油圧シリンダ１０～１２（アクチュエータの一例）、旋回体５の旋回モータ５ａ（アクチュエータの一例）、および走行装置４ａ、４ｂの走行モータ４ａｅ、４ｂｅ（アクチュエータの一例）の動作を演算する。

　これにより、建設現場において自動で動作を作成し、その動作に基づいて左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０または走行レバー１４０ーを駆動することができる。

　（８）
　開示の油圧ショベル１（作業機械の一例）の製造方法は、ステップＳ１０（第１出力ステップの一例）とステップＳ１１（第２出力ステップの一例）を備える。ステップＳ１０は、作業機３の油圧シリンダ１０～１２（アクチュエータの一例）、旋回体５の旋回モータ５ａ（アクチュエータの一例）、および走行装置４ａ、４ｂの走行モータ４ａｅ、４ｂｅ（アクチュエータの一例）を動作させる制御信号ｓ７、ｓ８、ｓ９を出力する。ステップＳ１１は、油圧シリンダ１０～１２、旋回モータ５ａ、および走行モータ４ａｅ、４ｂｅの動作に対応した動きを左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０に与える駆動信号ｓ１、ｓ２、ｓ３を、左作業機操作レバー１５０（操作部材の一例）、右作業機操作レバー１６０（操作部材の一例）および走行レバー１４０（操作部材の一例）を駆動する駆動部１７、４４に出力する。

　これにより、油圧ショベル１を動かす際の左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０の動きをオペレータが視認することができるため、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０の動きが確認し易くなる。

　＜他の実施形態＞
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　（Ａ）
　上記実施の形態では、左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０を駆動させているが、いずれか１つでもよいし、左作業機操作レバー１５０および右作業機操作レバー１６０のみ駆動させてもよい。

　（Ｂ）
　上記実施の形態では、判定部５３はポテンショメータのみによってオペレータによる左作業機操作レバー１５０、右作業機操作レバー１６０および走行レバー１４０の操作を検出していたが、これに限らなくても良い。例えば、レバーに圧力センサなどをさらに備えオペレータの把持を検出したうえでポテンショメータによる検出位置が異なっていた場合に、オペレータによって異なる操作が行われたことを検出してもよい。

　（Ｃ）
　上記実施の形態では、所定動作はティーチングまたは地形情報からの演算により得られたが、これに限らなくても良く、予め作成された動作がインターネットを経由して記憶部３２に記憶されてもよい。

　（Ｄ）
　上記実施の形態では、作業機械の一例として油圧ショベルを用いて説明したが、油圧ショベルに限らなくてもよく、ホイールローダ等であってもよい。

　本発明の作業機械および作業機械の制御方法によれば、操作レバーの操作をオペレータに確認させ易い効果を発揮し、油圧ショベル等として有用である。

１　　　：油圧ショベル
１７　　：駆動部
３１　　：制御部
３２　　：記憶部
１４０　：走行レバー
１５０　：左作業機操作レバー
１６０　：右作業機操作レバー

Claims (5)

1. 　操作部材と、
   　前記操作部材を動かす駆動部と、
   　作業機械の走行装置または作業機のアクチュエータを動作させる制御信号を出力するコントローラと、を備え、
   　前記コントローラは、前記アクチュエータの動作に対応した動きを前記操作部材に与える駆動信号を前記駆動部に出力し、前記駆動信号に基づいて前記操作部材を動かす作業機械であって、
   　前記コントローラは、オペレータによって動作される前記操作部材の動きが前記アクチュエータの動作に対応した動きと異なる場合、オペレータによって動作される前記操作部材の動きに基づいて前記制御信号を出力する、
   作業機械。
2. 　前記操作部材の位置を検出する位置検出部を更に備え、
   　前記コントローラは、前記位置検出部で検出される前記操作部材の位置に基づいて、前記操作部材の動きが前記アクチュエータの動作に対応した動きと異なっているか否か判定する判定部を有する、
   請求項１に記載の作業機械。
3. 　前記アクチュエータの動作を記憶する記憶部を更に備え、
   　前記記憶部に記憶されている前記アクチュエータの動作は、ティーチングプレイバックによって作成される、
   請求項１または２に記載の作業機械。
4. 　前記コントローラは、
   　作業対象の地形情報を取得する地形情報取得部と、
   　前記地形情報に基づいて前記アクチュエータの動作を演算する演算部と、
   　を有する、
   請求項１または２に記載の作業機械。
5. 　アクチュエータを動作させる制御信号を出力する第１出力ステップと、
   　前記アクチュエータの動作に対応した動きを操作部材に与える駆動信号を、前記操作部材を駆動する駆動部に出力する第２出力ステップと、
   　オペレータによって動作される前記操作部材の動きが前記アクチュエータの動作に対応した動きと異なるか否かを判定する判定ステップと、
   　異なると判定した場合、オペレータによって動作される前記操作部材の動きに基づいて前記制御信号を出力する第３出力ステップと、
   を備えた、
   作業機械の制御方法。

Images