WO2023149104A1 - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

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WO2023149104A1
WO2023149104A1 PCT/JP2022/046708 JP2022046708W WO2023149104A1 WO 2023149104 A1 WO2023149104 A1 WO 2023149104A1 JP 2022046708 W JP2022046708 W JP 2022046708W WO 2023149104 A1 WO2023149104 A1 WO 2023149104A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
work machine
virtual wall
valve
bucket
turning
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/046708
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一道 岡島
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Publication of WO2023149104A1 publication Critical patent/WO2023149104A1/ja

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload

Definitions

  • the present invention relates to a work machine and a control method for the work machine.
  • Excavators are often used for road construction or pipe burying work. When the excavator is used on a road in an urban area, etc., the operator must drive the excavator while paying attention to obstacles such as cars, fences, and guardrails running on the side.
  • Patent Document 1 discloses setting a virtual wall to restrict the movement of an excavator.
  • object detection sensors are arranged in the front, rear, left and right parts of the revolving structure and also in oblique parts to detect obstacles around the excavator and to measure the distance from the excavator. Detect and virtual walls are set.
  • the present disclosure provides a work machine and a control method for the work machine that enable smooth work even when a virtual wall is set. (means to solve the problem)
  • a working machine of the present disclosure includes a working machine main body, a detection section, and an attitude control section.
  • the work machine main body has a traveling body and a revolving body.
  • the revolving body has a working machine and can revolve with respect to the traveling body.
  • the detector detects the position of the working machine.
  • the attitude control unit determines that the work machine will interfere with a virtual wall set at a predetermined position from the work machine main body based on the position of the work machine when the revolving body is turned, the posture control unit prevents interference with the virtual wall. Change the posture of the work equipment.
  • a work machine control method of the present disclosure is a control method for a work machine including a traveling body and a revolving body having the working machine and capable of turning with respect to the traveling body, comprising a position detection step, a determination and an interference avoidance step.
  • the position detection step detects the position of the working machine.
  • the determination step determines whether or not the work machine interferes with the virtual wall set at a predetermined position from the work machine based on the detection by the position detection step when the revolving body is turned.
  • the interference avoidance step when it is determined that the work machine will interfere with the virtual wall, the posture of the work machine is changed so as not to interfere with the virtual wall.
  • FIG. 1 is a side view showing a hydraulic excavator according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a hydraulic excavator and its control system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a hydraulic circuit of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. (a) is a schematic side view for explaining posture detection of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present disclosure
  • (b) is a plan view for explaining the turning angle of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present disclosure; .
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of setting virtual walls of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the working machine of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present disclosure turns toward a virtual wall
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the working machine of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present disclosure has approached a virtual wall
  • FIG. 4 is a flow chart showing control operations of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a side view showing the configuration of a hydraulic excavator 1 according to this embodiment.
  • a hydraulic excavator 1 (an example of a work machine) includes an excavator body 2 (an example of the work machine body), a controller 3 (an example of a posture control section) (see FIG. 2), and a detection section 4 (see FIG. 2). have.
  • the shovel body 2 has a traveling body 11 and a revolving body 12 .
  • the traveling body 11 has a pair of traveling devices 11a.
  • Each travel device 11a has a crawler belt 11b.
  • the driving force from the engine rotates the traveling motor to drive the crawler belt 11b, whereby the hydraulic excavator 1 travels.
  • the revolving body 12 is arranged above the traveling body 11 .
  • the revolving body 12 is configured to be revolvable with respect to the traveling body 11 about an axis along the vertical direction by a revolving motor 27 (see FIG. 2).
  • a swing machinery is arranged on the revolving body 12 .
  • a swing circle is arranged on the running body 11 and meshes with the output pinion of the swing machinery. Rotational drive of the turning motor 27 is decelerated by a swing machinery (not shown) and output from an output pinion. As a result, the swing machinery rotates inside or outside the swing circle, and the revolving body 12 rotates with respect to the traveling body 11 .
  • the revolving body 12 has a revolving frame 13 (an example of a frame portion), a cab 14 and a working machine 15 .
  • the revolving frame 13 is arranged above the running body 11 and is a frame that can turn with respect to the running body 11 .
  • the cab 14 is provided on the front left side of the revolving frame 13 .
  • the cab 14 is provided as a driver's seat on which an operator sits during operation.
  • an operation device 81 including a lever for operating the work machine 15, an input device 82, various display devices (including a display 83 described later), and the like.
  • front, rear, left, and right will be described with reference to the driver's seat in the cab 14 .
  • the direction in which the driver's seat faces the front is defined as the front direction, and the direction facing the front direction is defined as the rear direction.
  • the right side and left side of the driver's seat facing the front are defined as the right side and the left side, respectively.
  • the working machine 15 is attached to the front central position of the revolving frame 13 .
  • the work implement 15 has a boom 21, an arm 22, and a bucket 23 (an example of an attachment), as shown in FIG.
  • a base end of the boom 21 is rotatably connected to the revolving frame 13 .
  • the distal end of the boom 21 is rotatably connected to the proximal end of the arm 22 .
  • a tip portion of the arm 22 is rotatably connected to the bucket 23 .
  • the bucket 23 is attached to the arm 22 so that its opening can face the direction (rear) of the revolving body 12 .
  • the hydraulic excavator 1 with the bucket 23 attached in this direction is called a backhoe.
  • Hydraulic cylinders 24 to 26 (boom cylinder 24 (an example of a first cylinder), arm cylinder 25 (an example of a second cylinder) and bucket cylinder 26 (a third cylinder) correspond to the boom 21, the arm 22 and the bucket 23, respectively. An example of )) is arranged.
  • the boom cylinders 24 are arranged on both left and right sides of the boom 21 .
  • the working machine 15 is driven by driving these hydraulic cylinders 24 to 26 . Thus, work such as excavation is performed.
  • An engine room 16 is arranged on the rear side of the cab 14 of the revolving body 12 .
  • the engine room 16 houses an engine, a cooling unit for cooling the engine, a hydraulic pump, and the like.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the hydraulic excavator 1 and its control system.
  • a hydraulic excavator 1 includes a controller 3 , a detector 4 , a drive system 5 and an operation system 6 .
  • the drive system 5 includes an engine 31 , a hydraulic circuit 32 and a power transmission device 33 .
  • the engine 31 is controlled by command signals from the controller 3 .
  • the hydraulic circuit 32 supplies hydraulic oil to the left and right boom cylinders 24 , arm cylinders 25 , bucket cylinders 26 and swing motors 27 .
  • Hydraulic circuit 32 includes a hydraulic pump 34 , a pump controller 35 and a main valve 36 .
  • the hydraulic pump 34 is driven by the engine 31 and discharges hydraulic oil. Hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 34 is supplied to the left and right boom cylinders 24 , arm cylinders 25 , bucket cylinders 26 and swing motors 27 .
  • the swing motor 27 described above is, for example, a hydraulic motor.
  • the swing motor 27 is driven by hydraulic fluid from the hydraulic pump 34 .
  • the turning motor 27 turns the turning body 12 .
  • the hydraulic pump 34 is a variable displacement pump.
  • a pump controller 35 is connected to the hydraulic pump 34 .
  • the pump control device 35 controls the tilt angle of the hydraulic pump 34 .
  • the pump control device 35 includes, for example, an electromagnetic valve and is controlled by command signals from the controller 3 .
  • the controller 3 controls the displacement of the hydraulic pump 34 by controlling the pump control device 35 .
  • one hydraulic pump is illustrated in FIG. 2, a plurality of hydraulic pumps may be provided.
  • the main valve 36 controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 34 to the hydraulic cylinders 24 to 26 and the swing motor 27.
  • the hydraulic cylinders 24 to 26 and swing motor 27 and the hydraulic pump 34 are connected by a hydraulic circuit via a main valve 36 .
  • the main valve 36 is controlled by command signals from the controller 3 .
  • the controller 3 controls the operation of the work implement 15 by controlling the main valve 36 .
  • the controller 3 controls the turning of the turning body 12 by controlling the main valve 36 .
  • FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing the hydraulic circuit 32.
  • the hydraulic circuit 32 includes a main valve 36, a hydraulic oil tank 37, a hydraulic oil supply path 38, a hydraulic oil return path 39, hydraulic oil paths 41 to 48, a pilot oil supply path 49, and a pilot oil return path 50. and pilot oil passages 51-58.
  • the hydraulic oil supply path 38, the hydraulic oil return path 39, and the hydraulic oil paths 41 to 48 are indicated by thick solid lines
  • the pilot oil supply path 49 is indicated by thin solid lines
  • the pilot oil return path 50 is indicated by one-dot chain lines. show.
  • electrical connections from the controller 3 are indicated by dotted lines.
  • the hydraulic oil tank 37 stores hydraulic oil.
  • the hydraulic oil supply path 38 supplies hydraulic oil from the hydraulic oil tank 37 to the main valve 36 .
  • a hydraulic fluid return path 39 returns hydraulic fluid from the main valve 36 to the hydraulic fluid tank 37 .
  • the main valve 36 includes a boom valve 61, an arm valve 62, a bucket valve 63, and a swing valve 64.
  • Each of the boom valve 61, the arm valve 62, the bucket valve 63, and the swing valve 64 is a directional switching valve that includes four ports and can take three positions. The positions of the boom valve 61, the arm valve 62, the bucket valve 63, and the swing valve 64 are switched by the pressure of the pilot oil.
  • the boom valve 61 includes four ports P11, P12, P13, P14.
  • the boom valve 61 includes a valve body, and the valve body can move to a boom-up position, a boom-down position, and a stop position.
  • the port P11 is connected to the hydraulic oil supply path 38.
  • Port P ⁇ b>12 is connected to hydraulic fluid return path 39 .
  • the port P ⁇ b>13 is connected to the bottom side cylinder chambers of the left and right boom cylinders 24 by hydraulic oil passages 41 .
  • the port P14 is connected to the rod-side cylinder chambers of the left and right boom cylinders 24 by hydraulic fluid passages 42 .
  • the arm valve 62 includes four ports P21, P22, P23, P24.
  • the arm valve 62 includes a valve body, and the valve body can move to an arm raised position, an arm lowered position, and a stop position.
  • the port P21 is connected to the hydraulic oil supply path 38.
  • Port P22 is connected to hydraulic oil return path 39 .
  • the port P23 is connected to the rod-side cylinder chamber of the arm cylinder 25 by the hydraulic fluid passage 43.
  • the port P24 is connected to the bottom side cylinder chamber of the arm cylinder 25 by the hydraulic fluid passage 44. As shown in FIG.
  • the bucket valve 63 includes four ports P31, P32, P33 and P34.
  • the bucket valve 63 includes a valve body, and the valve body can move to a bucket-up position, a bucket-down position, and a stop position.
  • the port P31 is connected to the hydraulic oil supply path 38.
  • Port P32 is connected to hydraulic oil return path 39 .
  • the port P33 is connected to the rod-side cylinder chamber of the bucket cylinder 26 by the hydraulic fluid passage 45.
  • the port P34 is connected to the bottom-side cylinder chamber of the bucket cylinder 26 by the hydraulic fluid passage 46. As shown in FIG.
  • the swivel valve 64 includes four ports P41, P42, P43, P44.
  • the turning valve 64 includes a valve body, and the valve body is movable to a left turning position, a right turning position and a stop position.
  • the port P41 is connected to the hydraulic oil supply path 38.
  • Port P42 is connected to hydraulic fluid return path 39 .
  • the port P43 is connected to the swing motor 27 by an operating oil passage 47.
  • the port P44 is connected to the swing motor 27 by an operating oil passage 48. As shown in FIG.
  • valve body of the turning valve 64 moves to the left turning position (left side in the drawing)
  • the turning motor 27 is driven and the turning body 12 turns left with respect to the traveling body 11 .
  • the valve element of the turning valve 64 moves to the right turning position (right side in the drawing)
  • the turning motor 27 is driven and the turning body 12 turns right with respect to the traveling body 11 .
  • the valve body of the swivel valve 64 moves to the stop position (the center in the figure), the supply and discharge of hydraulic oil from each port stop, and the swivel body 12 comes to a stopped state.
  • the main valves 36 include a boom raising EPC (Electric Proportional Control) valve 65, a boom lowering EPC valve 66, an arm raising EPC valve 67, an arm lowering EPC valve 68, a bucket raising EPC valve 69, and a bucket lowering EPC valve 70. , a left turn EPC valve 71 and a right turn EPC valve 72 .
  • Each of these EPC valves 65-72 is used as a pilot valve to supply pilot oil to boom valve 61, arm valve 62, bucket valve 63, or swing valve 64 to change the position of the valve.
  • Each of the EPC valves 65 to 72 is connected to the controller 3 and opens and closes based on command signals from the controller 3 .
  • the pilot oil supply path 49 branches off from the hydraulic oil supply path 38 .
  • a pilot oil supply passage 49 supplies pilot oil to the EPC valves 65-72.
  • a pressure reducing valve 59 is provided in the pilot oil supply passage 49 . Hydraulic oil discharged from the hydraulic oil tank 37 by the hydraulic pump 34 is decompressed by the pressure reducing valve 59 and supplied to each of the EPC valves 65-72.
  • a pilot oil return path 50 returns pilot oil from each of the EPC valves 65-72 to the hydraulic oil tank 37.
  • the boom raising EPC valve 65 and the boom lowering EPC valve 66 supply pilot oil to the pilot chamber of the boom valve 61 to switch the position of the valve body of the boom valve 61 .
  • Boom up EPC valve 65 and boom down EPC valve 66 each include three ports P51, P52, P53.
  • a port P51 of each of the boom raising EPC valve 65 and the boom lowering EPC valve 66 is connected to the pilot oil supply passage 49 .
  • a port P53 of each of the boom-up EPC valve 65 and the boom-down EPC valve 66 is connected to the pilot oil return passage 50.
  • a port P52 of the boom raising EPC valve 65 is connected to a pilot oil chamber of the boom valve 61 via a pilot oil passage 51 .
  • a port P52 of the boom lowering EPC valve 66 is connected to the pilot oil chamber of the boom valve 61 via a pilot oil passage 52 .
  • the arm-up EPC valve 67 and the arm-down EPC valve 68 supply pilot oil to the pilot chamber of the arm valve 62 to switch the valve body position of the arm valve 62 .
  • Arm up EPC valve 67 and arm down EPC valve 68 each include three ports P61, P62, P63.
  • a port P61 of each of the arm-up EPC valve 67 and the arm-down EPC valve 68 is connected to the pilot oil supply passage 49 .
  • a port P63 of each of the arm-up EPC valve 67 and the arm-down EPC valve 68 is connected to the pilot oil return passage 50.
  • a port P62 of the arm lifting EPC valve 67 is connected to the pilot oil chamber of the arm valve 62 via the pilot oil passage 53 .
  • a port P62 of the arm lowering EPC valve 68 is connected to the pilot oil chamber of the arm valve 62 via the pilot oil passage 54 .
  • Bucket up EPC valve 69 and the bucket-down EPC valve 70 supply pilot oil to the pilot chamber of the bucket valve 63 to switch the valve body position of the bucket valve 63 .
  • Bucket up EPC valve 69 and bucket down EPC valve 70 each include three ports P71, P72, P73.
  • a port P71 of each of the bucket-up EPC valve 69 and the bucket-down EPC valve 70 is connected to the pilot oil supply passage 49 .
  • a port P73 of each of the bucket-up EPC valve 69 and the bucket-down EPC valve 70 is connected to the pilot oil return passage 50.
  • a port P72 of the bucket lifting EPC valve 69 is connected to the pilot oil chamber of the bucket valve 63 via the pilot oil passage 55 .
  • a port P72 of the bucket lowering EPC valve 70 is connected to the pilot oil chamber of the bucket valve 63 via the pilot oil passage 56 .
  • the left turn EPC valve 71 and the right turn EPC valve 72 supply pilot oil to the pilot chamber of the turn valve 64 to switch the position of the valve body of the turn valve 64 .
  • Left turn EPC valve 71 and right turn EPC valve 72 each include three ports P81, P82, P83.
  • a port P81 of each of the left-turn EPC valve 71 and the right-turn EPC valve 72 is connected to the pilot oil supply passage 49 .
  • a port P83 of each of the left-turn EPC valve 71 and the right-turn EPC valve 72 is connected to the pilot oil return passage 50 .
  • a port P82 of the left turn EPC valve 71 is connected to the pilot oil chamber of the turning valve 64 via the pilot oil passage 57 .
  • a port P82 of the right turn EPC valve 72 is connected to the pilot oil chamber of the turn valve 64 via the pilot oil passage 58 .
  • the valve of the turn valve 64 is opened.
  • the body moves to the left turning position.
  • the turning motor 27 is driven, and the turning body 12 turns left with respect to the traveling body 11 .
  • a power transmission device 33 shown in FIG. 2 transmits the driving force of the engine 31 to the traveling body 11 .
  • the crawler belt 11b is driven by the driving force from the power transmission device 33 to cause the hydraulic excavator 1 to travel.
  • the power transmission device 33 may be, for example, a torque converter or a transmission with multiple transmission gears.
  • the power transmission device 33 may be another type of transmission such as HST (Hydro Static Transmission) or HMT (Hydraulic Mechanical Transmission).
  • the detector 4 shown in FIG. 2 detects the position of the working machine 15 .
  • the position of work implement 15 includes the attitude of work implement 15 .
  • the detection unit 4 includes a processor 4a such as a CPU.
  • the processor 4 a performs processing for detecting the position of the work implement 15 .
  • the detection unit 4 includes a storage device 4b.
  • the storage device 4b includes a memory such as RAM or ROM, and an auxiliary storage device such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive).
  • the storage device 4 b stores data and programs for detecting the position of the working machine 15 .
  • the detection unit 4 includes a posture detection unit 92 and a turning angle sensor 93.
  • the posture detection unit 92 detects information for obtaining the posture of the hydraulic excavator 1 .
  • the attitude detection unit 92 detects information for obtaining the attitudes of the traveling body 11 and the working machine 15 .
  • the attitude detection section 92 includes a traveling body attitude sensor 94 and a working machine attitude detection section 95 .
  • the traveling object orientation sensor 94 detects information for obtaining the orientation of the traveling object 11 .
  • the attitude of the running body 11 includes the pitch angle ⁇ 1 of the running body 11 .
  • the traveling body posture sensor 94 detects first position data including the pitch angle ⁇ 1. As shown in FIG. 4A, the pitch angle ⁇ 1 of the running body 11 is the inclination angle of the running body 11 in the front-rear direction with respect to the horizontal direction.
  • the traveling body posture sensor 94 is, for example, an IMU (Inertial Measurement Unit).
  • the running body posture sensor 94 detects first position data indicating the posture of the running body 11 .
  • the working machine attitude detection unit 95 detects information for obtaining the attitude of the working machine 15 .
  • the attitude of work implement 15 includes boom angle ⁇ 2, arm angle ⁇ 3, and bucket angle ⁇ 4.
  • the work machine attitude detection unit 95 detects second position data indicating the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4.
  • the work machine posture detection unit 95 includes a boom angle sensor 95a, an arm angle sensor 95b, and a bucket angle sensor 95c.
  • a boom angle sensor 95a detects a boom angle ⁇ 2.
  • the boom angle sensor 95a is, for example, an IMU.
  • the boom angle ⁇ 2 is the angle of the boom 21 with respect to the vertical direction of the traveling body 11 .
  • the arm angle sensor 95b detects an arm angle ⁇ 3.
  • Arm angle ⁇ 3 is the angle of arm 22 with respect to boom 21 .
  • Arm angle sensor 95b is, for example, an IMU.
  • a bucket angle sensor 95c detects a bucket angle ⁇ 4.
  • Bucket angle ⁇ 4 is the angle of bucket 23 with respect to arm 22 .
  • the bucket angle sensor 95c detects the stroke length of the bucket cylinder 26, for example.
  • a bucket angle ⁇ 4 is detected from the stroke length of the bucket cylinder 26 .
  • Work implement posture detection unit 95 detects second position data indicating the posture of work implement 15 .
  • a turning angle sensor 93 detects a turning angle ⁇ 5 of the turning body 12 with respect to the traveling body 11 .
  • the turning angle sensor 93 detects turning angle data indicating the turning angle ⁇ 5.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the turning angle ⁇ 5.
  • a straight line along the crawler belt 11b of the traveling body 11 and passing through the turning center 12g of the turning body 12 is defined as a first reference line L1.
  • a straight line passing through the turning center 12g of the turning body 12 and along the longitudinal direction of the turning body 12 is defined as a turning line M.
  • a turning angle ⁇ 5 is an angle formed by the first reference line L1 and the turning line M.
  • the swing angle sensor 93 is, for example, an encoder arranged on the swing motor 27 or a sensor that detects the teeth of the swing machinery.
  • the turning angle sensor 93 detects third position data indicating the turning position of the work implement 15 .
  • the detection unit 4 calculates the current position of the work implement 15 based on the first position data, the second position data and the third position data.
  • FIG. 5A is a perspective view of the hydraulic excavator 1 for explaining predetermined calculation points of the working machine 15.
  • FIG. 5A is a perspective view of the hydraulic excavator 1 for explaining predetermined calculation points of the working machine 15.
  • FIG. 5A calculation points C 1 to C 6 whose positions are calculated by the detection unit 4 are set in the working machine 15 .
  • Calculation points C1 to C6 are set at portions of work implement 15 that are most likely to be positioned on the outermost side from turning center 12g.
  • the calculation point C1 is set at the connecting portion between the tip of the rod 25a of the arm cylinder 25 and the arm 22.
  • the calculation point C ⁇ b>2 is set at the connecting portion between the tip of the rod 26 a of the bucket cylinder 26 and the link member 236 .
  • the link member 236 is connected between the bucket 23 and the tip of the rod 26a so as to be able to swing relative to each.
  • FIG. 5(b) is a side view of the bucket 23.
  • the bucket 23 includes a bottom portion 231, a back portion 232, a pair of side wall portions 233, teeth 234, and a bracket 235.
  • the bottom portion 231 has a curved shape.
  • the rear portion 232 is connected to the bottom portion 231 .
  • a pair of side wall portions 233 covers the sides of the space surrounded by the bottom portion 231 and the back portion 232 .
  • the tooth 234 is arranged at the tip of the bottom surface portion 231 (the end opposite to the back surface portion 232).
  • a bracket 235 is arranged on the rear portion 232 .
  • the tip of the arm 22 is rotatably attached to the bracket 235 .
  • a link member 236 (see FIG. 1) rotatably connected to the tip of the rod 26 a of the bucket cylinder 26 is attached to the bracket 235 .
  • the calculation point C3 is set at the left end of the tooth 234 in the width direction.
  • the calculation point C4 is set at the right end of the tooth 234 in the width direction.
  • the end of the side wall portion 233 forming the edge of the opening of the bucket 23 (the upper end of the side wall portion 233 in FIG. 5B) is denoted by 233a.
  • a plane including the ends 233a of the pair of side wall portions 233 is called a bucket excavation surface S.
  • the calculation point C5 is set at the left end in the width direction of the portion of the bottom surface portion 231 where the distance A from the bucket excavation surface S is the furthest.
  • the calculation point C6 is set at the right end in the width direction of the portion of the bottom surface portion 231 where the distance A from the bucket excavation surface S is the farthest.
  • the calculation point C3 and the calculation point C4 overlap, and the calculation point C5 and the calculation point C6 overlap.
  • the detection unit 4 calculates the three-dimensional positions of the calculation points C1 to C6 of the working machine 15 from the first position data, the second position data and the third position data.
  • the storage device 4b stores dimensional data of the working machine 15.
  • the dimension data are shape data such as the length, thickness and width of the boom 21 , arm 22 and bucket 23 .
  • the dimension data includes the length L1 of the boom 21, the length L2 of the arm 22, and the length L3 of the bucket 23 as shown in FIG. 4(a).
  • the length L1 of the boom 21 is the distance between the boom pin 28 that connects the boom 21 to the swing structure 12 and the arm pin 29 that connects the arm 22 to the boom 21 .
  • the length L2 of arm 22 is the distance between arm pin 29 and bucket pin 30 that connects bucket 23 to arm 22 .
  • the length of bucket 23 is the distance between bucket pin 30 and the tips of teeth 234 of bucket 23 .
  • the detection unit 4 detects the pitch angle ⁇ 1, the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4 based on the dimension data stored in the storage device 4b. , the positions of the calculation points C1 to C6 of the working machine 15 are calculated. The detection unit 4 transmits the calculated position data of the calculation points C1 to C6 to the controller 3 .
  • the operation system 6 includes an operation device 81 (an example of an action instruction section), an input device 82 (an example of a selection section), and a display 83 .
  • the operating device 81 can be operated by an operator.
  • the operating device 81 includes, for example, levers, pedals, or switches.
  • the operation device 81 outputs an operation instruction signal to the controller 3 according to the operation by the operator.
  • the controller 3 controls the main valve 36 so as to operate the work implement 15 according to the operation of the operating device 81 by the operator.
  • the controller 3 controls the main valve 36 so that the revolving superstructure 12 revolves according to the operation of the operating device 81 by the operator.
  • the controller 3 controls the engine 31 and the power transmission device 33 so that the hydraulic excavator 1 travels according to the operation of the operating device 81 by the operator.
  • the input device 82 can be operated by an operator.
  • Input device 82 is, for example, a touch screen.
  • the input device 82 may include hardware keys.
  • Display 83 is, for example, an LCD, OELD, or other type of display. The display 83 displays a screen according to the display signal from the controller 3. FIG.
  • the operator inputs various settings related to the hydraulic excavator 1 by operating the input device 82 .
  • the input device 82 outputs an input signal according to an operator's operation.
  • the operator can set the virtual wall W by operating the input device 82 .
  • the virtual wall W is a wall virtually set by the controller 3 to prevent the work implement 15 from entering during work.
  • the virtual wall W is set on the hydraulic excavator 1 side of the area to prevent entry.
  • the virtual wall W may be set manually by the operator or automatically.
  • the hydraulic excavator 1 when the hydraulic excavator 1 is provided with an imaging unit for imaging the surroundings, and an image captured by the imaging unit is displayed on the display 83, the operator can check the surrounding situation on the display 83 and see the obstacle in front of the excavator (excavator 1). side) can be set manually.
  • the controller 3 converts the position on the display 83 to the actual position and sets the virtual wall W.
  • the controller 3 can automatically set the virtual wall W in front of the obstacle when the sensor detects the obstacle.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of setting the virtual wall W.
  • FIG. FIG. 6 is a plan view showing a construction site.
  • FIG. 6 shows a construction site where roads are partitioned by a plurality of road cones 101 .
  • FIG. 6 shows a state in which construction is being done with one lane blocked on one side.
  • a plurality of road cones 101 are arranged along the center lane. Vehicles are passing on one side of the road cone 101, and construction work is being carried out on the other side.
  • FIG. 6 also shows a dump truck 102 , and the hydraulic excavator 1 is turning after excavating earth and sand to load the earth and sand onto the dump truck 10 .
  • virtual walls W can be set along a plurality of load cones 101 .
  • the bucket 23 that has swung to approach the virtual wall W and the bucket 23 that has swung to a position facing the dump truck 102 are indicated by two-dot chain lines.
  • the input device 82 also functions as a selection unit that selects whether or not to execute interference avoidance control (described later) for avoiding interference so that the working machine 15 does not interfere with the virtual wall W when turning. That is, the operator can select whether or not to execute the interference avoidance control by inputting with the input device 82 .
  • the controller 3 includes a processor 3a such as a CPU.
  • the processor 3 a performs processing for controlling the excavator 1 .
  • the controller 3 includes a storage device 3b.
  • the storage device 3b includes a memory such as RAM or ROM, and an auxiliary storage device such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive).
  • the storage device 3 b stores data and programs for controlling the hydraulic excavator 1 .
  • the controller 3 receives an operation instruction signal from the operating device 81 .
  • the controller 3 receives input signals from the input device 82 .
  • the controller 3 outputs display signals to the display 83 .
  • the controller 3 receives the position data of the calculated points C1 to C6 from the detector 4.
  • the controller 3 When the controller 3 receives an input signal for setting the virtual wall W input by the operator through the input device 82, the position set by the operator on the display 83 is converted into an actual position to set the virtual wall W.
  • the controller 3 receives an input signal for selection of execution/non-execution of interference avoidance control input by the operator through the input device 82 .
  • the controller 3 receives the calculation received from the detection unit 4. It is determined whether or not the working machine 15 interferes with the virtual wall W based on the position data of the points C1 to C6. When the controller 3 determines that the working machine 15 will interfere with the virtual wall W, the controller 3 performs interference avoidance control to change the posture of the working machine 15 .
  • the controller 3 determines whether or not the calculated points C1 to C6 of the working machine 15 interfere with the virtual wall W when the revolving body 12 is revolved according to the operation instruction.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the hydraulic excavator 1 turns toward the virtual wall W in the direction of the arrow A.
  • the controller 3 calculates the distance from each of the calculation points C1 to C6 to the virtual wall W, and calculates the distance from the current positions of the calculation points C1 to C6 in the current posture of the work machine 15. It is determined whether or not each of the calculated points C1 to C6 intersects the virtual wall W when the vehicle turns. When any one of the calculated points C1 to C6 intersects the virtual wall W, the controller 3 determines that the work implement 15 interferes with the virtual wall W.
  • the controller 3 determines that the working machine 15 does not interfere with the virtual wall W.
  • the distance D1 between the calculated point C1 and the virtual wall W, the distance D2 between the calculated point C2 and the virtual wall W, and the distance D6 between the calculated point C6 and the virtual wall W are shown.
  • the controller 3 determines that the calculated points C1 to C6 will interfere with the virtual wall W due to the turning, the controller 3 changes the posture of the working machine 15 so that the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W.
  • the controller 3 functions as an attitude control section.
  • the controller 3 operates the boom 21, the arm 22 and the bucket 23 so that the calculated points C1 to C6 are positioned closer to the turning center 12g than the virtual wall W.
  • the controller 3 calculates the posture of the working machine 15 so that the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W.
  • the controller 3 transmits data on the non-interfering posture of the working machine 15 to the detecting unit 4, and the detecting unit 4 detects the boom angle ⁇ 2 and the arm angle ⁇ 2 at which the non-interfering posture becomes based on the dimension data stored in the storage device 4b.
  • a change amount of the angle ⁇ 3 and the bucket angle ⁇ 4 is calculated. Data on this amount of change is sent from the detector 4 to the controller 3, and the controller 3 sends drive signals to the EPC valves 65-72. Note that the controller 3 may calculate the amount of change in the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4.
  • the controller 3 receives first position data from the traveling object attitude sensor 94 , second position data from the working machine attitude detector 95 , and third position data from the turning angle sensor 93 .
  • the storage device 3b of the controller 3 stores the above dimensional data.
  • the controller 3 can calculate the amount of change in the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4 to achieve a non-interfering posture from the dimension data, the first position data, the second position data, and the third position data.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the hydraulic excavator 1 in a state where the posture of the working machine 15 is changed so that the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which work implement 15 approaches virtual wall W.
  • the boom 21 is swung upward with respect to the revolving frame 13 from FIG. 7, the arm 22 is swung inward to approach the boom 21, and the bucket 23 is swung inward so that the tooth 234 moves inward (is rolled in).
  • the controller 3 can change the attitude of the work implement 15 by sending drive signals to the EPC valves 65-72.
  • the controller 3 transmits operation signals to the boom raising EPC valve 65 and the boom lowering EPC valve 66 to adjust the opening of the boom raising EPC valve 65 to be larger than the opening of the boom lowering EPC valve 66 .
  • the boom valve 61 moves to the boom raising position, the boom cylinder 24 extends, and the boom 21 swings upward (see arrow E).
  • the controller 3 transmits operation signals to the arm-up EPC valve 67 and the arm-down EPC valve 68 to adjust the opening of the arm-down EPC valve 68 to be larger than the opening of the arm-up EPC valve 67 .
  • the arm valve 62 moves to the arm lowered position, the arm cylinder 25 extends, and the arm 22 swings inward (see arrow F).
  • the controller 3 transmits drive signals to the bucket-up EPC valve 69 and the bucket-down EPC valve 70 to adjust the opening of the bucket-down EPC valve 70 to be larger than the opening of the bucket-up EPC valve 69 .
  • the bucket valve 63 moves to the bucket lowering position, the bucket cylinder 26 extends, and the bucket 23 swings in the retracting direction (see arrow G).
  • the distance D1 between the calculated point C1 and the virtual wall W, the distance D2 between the calculated point C2 and the virtual wall W, and the distance D6 between the calculated point C6 and the virtual wall W are shown.
  • the controller 3 sets the swinging direction of the boom 21 with respect to the revolving frame 13 upward, sets the swinging direction of the arm 22 toward the inside toward the boom 21, and sets the swinging direction of the bucket 23 so that the teeth 234
  • the positions where the calculation points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W may be calculated by limiting to the inward direction, such as moving inward (involving).
  • the controller 3 automatically changes the attitude of the working machine 15 so that the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W, thereby allowing the work machine 15 to continue working without interfering with the virtual wall W and stopping. to perform a turning motion.
  • FIG. 6 when the work implement 15 approaches the virtual wall W due to turning, the posture of the work implement 15 is changed. In the state of the changed posture, the work machine 15 is turned to a position facing the dump truck 102 without interfering with the virtual wall W (see the bucket 23 indicated by the two-dot chain line).
  • the controller 3 can finish changing the attitude of the working machine 15 before the calculated points C1 to C6 interfere with the virtual wall W when turning at the turning speed according to the operation instruction. Determine whether or not When the controller 3 determines that the attitude change can be completed, the controller 3 transmits drive signals to the EPC valves 65 to 72 to change the attitude of the working machine 15 while rotating. When the controller 3 determines that the change of posture cannot be completed, it controls the left-turn EPC valve 71 and the right-turn EPC valve 72 to operate the turning valve 64 and stop the turning motor 27 .
  • the controller 3 determines that the change in the attitude of the working machine 15 cannot be completed before the calculated points C1 to C6 interfere with the virtual wall W when the controller 3 turns at the turning speed specified by the operation instruction, the controller 3 changes the attitude. may be limited to the turn speeds that can be completed.
  • FIG. 9 is a flow diagram showing the control operation of the hydraulic excavator 1 of this embodiment.
  • step S1 when the operator uses the input device 82 to input the virtual wall W, the controller 3 sets the virtual wall W at a predetermined distance from the shovel body 2.
  • step S2 the controller 3 determines whether or not interference avoidance control is selected.
  • the operator can use the input device 82 to select whether or not to execute interference avoidance control. If the operator has selected to execute interference avoidance control, control proceeds to step S3.
  • the controller 3 receives the turning instruction from the operating device 81 in step S3.
  • step S4 the controller 3 drives the turning motor 27 to turn the turning body 12 according to the turning instruction. Specifically, when the turning instruction is to turn the revolving body 12 to the left, the controller 3 transmits an operation signal to the left turning EPC valve 71 and the right turning EPC valve 72 to turn the left turning EPC valve 71 The opening is adjusted to be larger than the opening of the right turn EPC valve 72 . As a result, the turning valve 64 moves to the left turning position, the hydraulic oil is supplied, the turning motor 27 is driven, and the turning body 12 turns left.
  • step S5 the detector 4 calculates the working machine 15 based on the dimension data stored in the storage device 4b, the pitch angle ⁇ 1, the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4. Calculate the positions of points C1 to C6.
  • step S6 the controller 3 determines whether or not the work implement 15 will interfere with the virtual wall W when the revolving superstructure 12 is revolved according to the revolving instruction. As described above, the controller 3 determines whether or not any of the calculation points C1 to C6 of the working machine 15 detected by the detection unit 4 interferes with the virtual wall W.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the working machine 15 will interfere with the virtual wall W, control proceeds to step S7.
  • step S7 the controller 3 completes changing the attitude of the work implement 15 before the work implement 15 interferes with the virtual wall W when the revolving body 12 is swiveled at the revolving speed indicated by the revolving instruction from the operation device 81. Determine whether it is possible. For example, the controller 3 calculates the posture of the working machine 15 so that the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W, and transmits data of this posture to the detection unit 4 . The detection unit 4 calculates the amount of change in the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4 so as to provide a non-interfering posture, and transmits data on the amount of change to the controller 3 .
  • the controller 3 controls the boom cylinder 24, the arm cylinder 25, and the bucket cylinder 26 to change the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4 so that the working machine 15 is in a posture that does not interfere with the virtual wall W. is completed before the working machine 15 interferes with the virtual wall W.
  • the storage device 3b of the controller 3 stores the above-described dimension data, and the controller 3 receives the first position data, the second position data and the third position data, and calculates the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3 and the bucket angle ⁇ 2.
  • a change amount of the angle ⁇ 4 may be calculated. If it is determined in step S7 that the change in the posture of the work implement 15 can be completed before it interferes with the virtual wall W, the control proceeds to step S8.
  • step S8 the controller 3 changes the attitude of the working machine 15. For example, the controller 3 raises the boom 21, lowers the arm 22, and retracts the bucket 23, as shown in FIGS.
  • the controller 3 receives the turning end instruction from the operating device 81 in step S9.
  • step S10 the controller 3 stops the turning motor 27 and the control ends.
  • the controller 3 transmits an operation signal to the left turn EPC valve 71 and the right turn EPC valve 72 so that the valve body of the turn valve 64 is at the stop position.
  • the supply of hydraulic oil to the swing motor 27 is stopped, and the swing motor 27 is stopped.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the working machine 15 does not interfere with the virtual wall W, the revolving body 12 is turned with the current attitude of the working machine 15. Then, when the controller 3 receives the turning end instruction from the operation device 81 in step S9, it stops the turning motor 27 in step S10.
  • step S7 if it is determined that the change of the posture of the work implement 15 cannot be completed before it interferes with the virtual wall W, the control proceeds to step S11. Then, in step S11, the controller 3 transmits an operation signal to the left-turn EPC valve 71 and the right-turn EPC valve 72 to stop the turning motor 27, and the control ends.
  • step S2 determines whether the interference avoidance control is not executed. If it is determined in step S2 that the interference avoidance control is not executed, control proceeds to step S12.
  • the controller 3 Upon receiving the turning instruction from the operating device 81 in step S12, the controller 3 drives the turning motor 27 according to the turning instruction to turn the turning body 12 in step S13.
  • step S14 the detector 4 calculates the working machine 15 based on the dimension data stored in the storage device 4b, the pitch angle ⁇ 1, the boom angle ⁇ 2, the arm angle ⁇ 3, and the bucket angle ⁇ 4. Calculate the positions of points C1 to C6.
  • step S15 the controller 3 determines whether or not the calculated points C1 to C6 of the work machine 15 detected by the detector 4 interfere with the virtual wall W when the revolving structure 12 is revolved according to the revolving instruction. judge. If it is determined in step S15 that the calculated points C1 to C6 interfere with the virtual wall W, control proceeds to step S11. Then, in step S ⁇ b>11 , the controller 3 transmits an operation signal to the left-turn EPC valve 71 and the right-turn EPC valve 72 to stop the turning motor 27 .
  • step S15 determines whether the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W. If it is determined in step S15 that the calculated points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W, control proceeds to step S9. Upon receiving the turning end instruction from the operation device 81 in step S9, the controller 3 stops the turning motor 27 in step S10, and the control ends.
  • a hydraulic excavator 1 of this embodiment includes an excavator body 2 , a detector 4 , and a controller 3 .
  • the shovel body 2 has a traveling body 11 and a revolving body 12 .
  • the revolving body 12 has a working machine 15 and can revolve with respect to the traveling body 11 .
  • the detector 4 detects the position of the working machine 15 .
  • the controller 3 does not interfere with the virtual wall W when the controller 3 determines that the work machine 15 interferes with the virtual wall W set at a predetermined position from the shovel body 2 based on the position of the work machine 15 when the revolving body 12 is turned.
  • the posture of the working machine 15 is changed as follows.
  • the controller 3 changes the attitude of the work implement 15 while rotating the rotating body 12 .
  • the posture of the work machine can be changed so as not to interfere with the virtual wall W while turning until it reaches the virtual wall W.
  • the controller 3 determines that the attitude of the work implement 15 cannot be changed before the work implement 15 interferes with the virtual wall W at the revolving speed of the revolving body that is input from the operation device 81. In this case, the revolving of the revolving body 12 is stopped.
  • the controller 3 determines that the attitude of the work implement 15 cannot be changed until the work implement 15 reaches the virtual wall at the revolving speed of the revolving body by the input of the operation device 81,
  • the revolving speed of the revolving body is limited to a revolving speed at which the attitude of the working machine 15 can be changed.
  • the excavator body 2 further includes an input device 82 .
  • the input device 82 selects whether or not to execute control for operating the work implement 15 so as not to interfere with the virtual wall W.
  • FIG. When the controller 3 determines that the work implement 15 interferes with the virtual wall W when the revolving body 12 is revolved by the input of the operation device 81 in a state in which the input device 82 selects not to execute the control, the revolving body 12 to stop swirling.
  • the worker can select whether or not to control the operation of the working machine 15 so as not to interfere with the virtual wall W.
  • the revolving body 12 further has a revolving frame 13 to which a work implement 15 is attached.
  • Work implement 15 has boom 21 , arm 22 , bucket 23 , boom cylinder 24 , arm cylinder 25 , and bucket cylinder 26 .
  • the boom 21 is attached to the revolving frame 13 so as to be able to swing.
  • the arm 22 is attached to the boom 21 so as to be able to swing.
  • the bucket 23 is attached to the arm 22 so as to be able to swing.
  • a boom cylinder 24 swings the boom 21 .
  • Arm cylinder 25 swings arm 22 .
  • Bucket cylinder 26 swings bucket 23 .
  • Controller 3 changes the attitude of work implement 15 by adjusting the hydraulic oil supplied to boom cylinder 24 , arm cylinder 25 , and bucket cylinder 26 .
  • the attitude of the working machine 15 can be changed so as not to interfere with the virtual wall W.
  • the bucket 23 includes a curved bottom surface portion 231, teeth 234 arranged at the tip of the bottom surface portion 231, and a pair of side wall portions arranged at both ends of the bottom surface portion 231 in the width direction. 233 and .
  • the detection unit 4 detects a calculation point C1 that is the tip position of the arm cylinder 25, a calculation point C2 that is the tip position of the bucket cylinder 26, calculation points C3 and C4 that are both end positions of the tooth 234 in the width direction, and the bottom surface portion 231.
  • Calculation points C5 and C6 which are both widthwise end positions of a portion (an example of a predetermined portion of the bottom portion) farthest from the excavation surface of the bucket, are detected.
  • the controller 3 determines whether the working machine 15 interferes with the virtual wall W based on whether or not the calculated points C1 to C6 interfere with the virtual wall W due to the rotation of the rotating body 12 .
  • the positions of the plurality of predetermined calculation points C1 to C6 are detected, and whether or not the working machine 15 interferes with the virtual wall W is determined based on the positional relationship between each of the plurality of detected calculation points C1 to C6 and the virtual wall W. It is possible to determine whether Therefore, it is not necessary to calculate all the positions of the working machine 15 and determine the interference with the virtual wall W, and the arithmetic processing can be simplified.
  • the controller 3 changes the posture of the working machine 15 so that the plurality of detected calculation points C1 to C6 do not interfere with the virtual wall W.
  • the attitude of the working machine 15 can be changed by simple arithmetic processing.
  • the control method for the hydraulic excavator 1 is a control method for the hydraulic excavator 1 including the traveling body 11 and the revolving body 12 having the working machine 15 and capable of turning with respect to the traveling body 11 .
  • step S5 an example of the position detection step
  • step S6 an example of the determination step
  • step S8 an example of the interference avoidance step
  • step S5 the position of the working machine 15 is detected.
  • step S6 it is determined whether or not the working machine 15 interferes with the virtual wall W set at a predetermined position from the hydraulic excavator 1 based on the position detected in step S5 when the revolving body 12 is revolved. do.
  • step S8 when it is determined that the working machine 15 interferes with the virtual wall W, the posture of the working machine 15 is changed so as not to interfere with the virtual wall W.
  • the controller 3 changes the attitude of the work machine 15 before turning. Rotation of body 12 may be initiated.
  • the positions of the calculation points C1 to C6 of the working machine 15 are calculated to determine whether or not the work machine 15 will interfere with the virtual wall W due to turning.
  • the calculated positions are limited to the calculation points C1 to C6.
  • the calculated points may be 7 points or more, or may be 5 points or less.
  • the outermost position may be calculated by obtaining the position of the entire work implement 15 .
  • the detection unit 4 detects the outermost position of the work machine 15, and the controller 3 detects whether the work machine 15 interferes with the virtual wall W when the revolving body 12 swings and the outermost position interferes with the virtual wall W. You may decide whether to
  • the virtual wall is arranged on the side of the hydraulic excavator 1 , but the virtual wall may be arranged on the front or rear of the hydraulic excavator 1 without being limited to the side. Also, although the virtual wall is arranged only on one side of the hydraulic excavator 1, it may be arranged on both sides. Furthermore, the hydraulic excavator 1 may be surrounded by virtual walls.
  • the virtual wall W is set along the vertical direction in the above embodiment, it may be arranged above the excavator 1 .
  • the upward movement of the boom 21 for avoiding interference with the virtual wall arranged along the vertical direction can be suppressed so as not to interfere with the upper virtual wall.
  • the bucket 23 is attached to the tip of the arm 22 as an example of an attachment, but the attachment is not limited to the bucket 23 and a crusher or the like may be attached.
  • the boom angle sensor 95a is an IMU in the above embodiment, it is not limited to this, and a sensor that detects the stroke length of the boom cylinder 24 may be used.
  • the arm angle sensor 95b is an IMU, but is not limited to this, and may be a sensor that detects the stroke length of the arm cylinder 25.
  • FIG. Also, the bucket angle sensor 95c is a sensor that detects the stroke of the bucket cylinder 26, but is not limited to this, and may be an IMU.
  • the boom angle sensor 95a, the arm angle sensor 95b, and the bucket angle sensor 95c may be sensors capable of detecting respective angles.
  • controller 3 and the detector 4 are shown separately in FIG. 2 of the above embodiment, the functions of the detector 4 may be implemented within the controller 3 .
  • the controller 3 receives signals from the traveling object attitude sensor 94, the boom angle sensor 95a, the arm angle sensor 95b, and the bucket angle sensor 95c, and the controller 3 determines the attitude of the work implement 15 based on each sensor signal. It is good also as a mode which detects.
  • the processor 4a and storage device 4b of the detector 4 may not be provided.
  • the swing motor 27 is a hydraulic motor, but it is not limited to this and may be an electric motor.

Abstract

油圧ショベル（１）は、ショベル本体（２）と、検出部（４）と、コントローラ（３）と、を備える。ショベル本体（２）は、走行体（１１）と、旋回体（１２）と、を有する。旋回体（１２）は、作業機（１５）を有し、走行体（１１）に対して旋回可能である。検出部（４）は、作業機（１５）の位置を検出する。コントローラ（３）は、旋回体（１２）を旋回させた場合、作業機（１５）の位置に基づいてショベル本体（２）から所定の位置に設定した仮想壁（Ｗ）に作業機（１５）が干渉すると判定したとき仮想壁（Ｗ）に干渉しないように作業機（１５）の姿勢を変更する。

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。
　道路工事または、管埋設工事等で掘削機が多く使用される。市街地等の道路で使用される場合、側方を走行する自動車、フェンス、ガードレール等の障害物に注意しながら作業者は掘削機を運転する必要がある。
　そのため、例えば特許文献１では、掘削機の動きを制限するために仮想壁を設定することが開示されている。特許文献１では、旋回体の前部、後部、左部および右部、さらに斜め方向の部分にも物体検出センサを配置し、掘削機の周囲の障害物を検出するとともに掘削機からの距離を検出して仮想壁が設定されている。
国際公開第２０１９／１８９０３０号パンフレット
　しかしながら、作業を行っている最中、作業者はモニター等を見難いため仮想壁の位置を把握し難く、仮想壁に干渉して掘削機の動作が停止される。このように作業が停止されると、円滑な作業が行い難い。
　本開示は、仮想壁を設定した場合であっても作業を円滑に行うことが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供する。
（課題を解決するための手段）
　本開示の作業機械は、作業機械本体と、検出部と、姿勢制御部と、を備える。作業機械本体は、走行体と、旋回体と、を有する。旋回体は、作業機を有し、走行体に対して旋回可能である。検出部は、作業機の位置を検出する。姿勢制御部は、旋回体を旋回させた場合、作業機の位置に基づいて、作業機械本体から所定の位置に設定した仮想壁に作業機が干渉すると判定したとき、仮想壁に干渉しないように作業機の姿勢を変更する。
　本開示の作業機械の制御方法は、走行体と、作業機を有し、走行体に対して旋回可能な旋回体と、を備えた作業機械の制御方法であって、位置検出ステップと、判定ステップと、干渉回避ステップと、を備える。位置検出ステップは、作業機の位置を検出する。判定ステップは、旋回体を旋回させた場合に、位置検出ステップによる検出に基づいて、作業機械から所定の位置に設定した仮想壁に作業機が干渉するか否かを判定する。干渉回避ステップは、仮想壁に作業機が干渉すると判定した場合、仮想壁に干渉しないように作業機の姿勢を変更する。
（発明の効果）
　本開示の態様によれば、仮想壁を設定した場合であっても作業を円滑に行うことが可能な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。
本開示の実施形態にかかる油圧ショベルを示す側面図である。 本開示の実施形態にかかる油圧ショベルおよびその制御システムの構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの油圧回路の構成を示すブロック図である。 （ａ）本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの姿勢検出を説明するための側面模式図である、（ｂ）本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの旋回角度を説明するための平面図である。 （ａ）本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの作業機における算出点を示す斜視図である、（ｂ）本開示の実施形態にかかる油圧ショベルのバケットの側面図である。 本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの仮想壁の設定の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの作業機が仮想壁に向かって旋回する状態を示す斜視図である。 本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの作業機が仮想壁に接近した状態を示す図である。 本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの制御動作を示すフロー図である。
　本開示にかかる作業機械の一例としての油圧ショベルについて図面を参照しながら以下に説明する。
　＜構成＞
　（油圧ショベル１の概要）
　図１は、本実施の形態の油圧ショベル１の構成を示す側面図である。
　油圧ショベル１（作業機械の一例）は、ショベル本体２（作業機械本体の一例）と、コントローラ３（姿勢制御部の一例）（図２参照）と、検出部４（図２参照）と、を有している。
　ショベル本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。走行体１１は、一対の走行装置１１ａを有する。各走行装置１１ａは、履帯１１ｂを有している。エンジンからの駆動力によって走行モータが回転して履帯１１ｂが駆動されることによって油圧ショベル１が走行する。
　旋回体１２は、走行体１１の上側に配置されている。旋回体１２は、旋回モータ２７（図２参照）によって上下方向に沿った軸を中心として走行体１１に対して旋回可能に構成されている。旋回体１２にはスイングマシナリが配置されている。走行体１１には、スイングサークルが配置されており、スイングマシナリの出力ピニオンと噛み合っている。旋回モータ２７の回転駆動がスイングマシナリ（図示せず）によって減速され出力ピニオンから出力される。これにより、スイングマシナリがスイングサークルの内側または外側を回転移動し走行体１１に対して旋回体１２が回転する。
　旋回体１２は、旋回フレーム１３（フレーム部の一例）と、キャブ１４と、作業機１５と、を有する。旋回フレーム１３は、走行体１１の上側に配置されており、走行体１１に対して旋回可能なフレームである。キャブ１４は、旋回フレーム１３の前部左側位置に設けられている。キャブ１４は、オペレータが運転時に着座する運転席として設けられている。キャブ１４の内部には、運転席、作業機１５を操作するためのレバーを含む操作装置８１、入力装置８２、および各種の表示装置（後述するディスプレイ８３含む）等が配置されている。
　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１４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とし、前方向に対向する方向を後方向とする。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、左方向とする。
　作業機１５は、旋回フレーム１３の前部中央位置に取り付けられている。作業機１５は、図１に示すように、ブーム２１、アーム２２、バケット２３（アタッチメントの一例）を有する。ブーム２１の基端部は、旋回フレーム１３に回動可能に連結されている。また、ブーム２１の先端部はアーム２２の基端部に回動可能に連結されている。アーム２２の先端部は、バケット２３に回動可能に連結されている。バケット２３は、その開口が旋回体１２の方向（後方）を向くことができるようにアーム２２に取り付けられている。バケット２３が、このような向きに取り付けられた油圧ショベル１は、バックホウと呼ばれている。
　ブーム２１、アーム２２およびバケット２３のそれぞれに対応するように油圧シリンダ２４～２６（ブームシリンダ２４（第１シリンダの一例）、アームシリンダ２５（第２シリンダの一例）およびバケットシリンダ２６（第３シリンダの一例））が配置されている。なお、ブームシリンダ２４は、ブーム２１の左右両側に配置されている。これらの油圧シリンダ２４～２６が駆動されることによって作業機１５が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。
　旋回体１２のキャブ１４の後側には、エンジンルーム１６が配置されている。エンジンルーム１６には、エンジン、エンジンを冷却する冷却ユニット、および油圧ポンプ等が収納されている。
　（油圧ショベル１の制御システム構成）
　図２は、油圧ショベル１およびその制御システムの構成を示すブロック図である。油圧ショベル１は、コントローラ３、検出部４、駆動系５および操作系６を含む。
　（駆動系５）
　駆動系５は、エンジン３１と、油圧回路３２と、動力伝達装置３３と、を含む。エンジン３１は、コントローラ３からの指令信号により制御される。油圧回路３２は、作動油を、左右のブームシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、バケットシリンダ２６と、旋回モータ２７に供給する。油圧回路３２は、油圧ポンプ３４と、ポンプ制御装置３５と、メインバルブ３６とを含む。油圧ポンプ３４は、エンジン３１によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ３４から吐出された作動油は、左右のブームシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、バケットシリンダ２６と、旋回モータ２７に供給される。上述した旋回モータ２７は、例えば油圧モータである。旋回モータ２７は、油圧ポンプ３４からの作動油によって駆動される。旋回モータ２７は、旋回体１２を旋回させる。
　（油圧回路３２）
　油圧ポンプ３４は可変容量ポンプである。油圧ポンプ３４にはポンプ制御装置３５が接続されている。ポンプ制御装置３５は、油圧ポンプ３４の傾転角を制御する。ポンプ制御装置３５は、例えば電磁弁を含み、コントローラ３からの指令信号により制御される。コントローラ３は、ポンプ制御装置３５を制御することで、油圧ポンプ３４の容量を制御する。なお、図２では、１つの油圧ポンプが図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。
　メインバルブ３６は、油圧ポンプ３４から油圧シリンダ２４～２６及び旋回モータ２７に供給される作動油の流量を制御する。油圧シリンダ２４～２６および旋回モータ２７と油圧ポンプ３４とは、メインバルブ３６を介して油圧回路によって接続されている。メインバルブ３６は、コントローラ３からの指令信号によって制御される。コントローラ３は、メインバルブ３６を制御することで、作業機１５の動作を制御する。コントローラ３は、メインバルブ３６を制御することで、旋回体１２の旋回を制御する。
　図３は、油圧回路３２を示す油圧回路図である。油圧回路３２は、メインバルブ３６と、作動油タンク３７と、作動油供給路３８と、作動油戻り路３９と、作動油路４１～４８と、パイロット油供給路４９と、パイロット油戻り路５０と、パイロット油路５１～５８と、を含む。図３では、作動油供給路３８と、作動油戻り路３９と、作動油路４１～４８を太実線で示し、パイロット油供給路４９を細実線で示し、パイロット油戻り路５０を一点鎖線で示す。また、コントローラ３からの電気的な接続を点線で示す。
　作動油タンク３７は、作動油を貯留する。作動油供給路３８は、作動油タンク３７からメインバルブ３６に作動油を供給する。作動油戻り路３９は、メインバルブ３６から作動油タンク３７に作動油を戻す。
　メインバルブ３６は、ブーム用バルブ６１と、アーム用バルブ６２と、バケット用バルブ６３と、旋回用バルブ６４と、を含む。
　ブーム用バルブ６１、アーム用バルブ６２、バケット用バルブ６３、および旋回用バルブ６４の各々は、４つのポートを含み、３位置をとることが可能な方向切り替え弁である。ブーム用バルブ６１、アーム用バルブ６２、バケット用バルブ６３、および旋回用バルブ６４の各々は、パイロット油の圧力によって位置が切り換えられる。
　ブーム用バルブ６１は、４つのポートＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４を含む。ブーム用バルブ６１は弁体を含み、弁体は、ブーム上げ位置とブーム下げ位置と停止位置に移動可能である。ポートＰ１１は、作動油供給路３８に接続されている。ポートＰ１２は、作動油戻り路３９に接続されている。ポートＰ１３は、左右のブームシリンダ２４のボトム側シリンダ室に作動油路４１によって接続されている。ポートＰ１４は、左右のブームシリンダ２４のロッド側シリンダ室に作動油路４２によって接続されている。
　ブーム用バルブ６１の弁体がブーム上げ位置（図中、左側）に移動すると、ブームシリンダ２４のボトム側シリンダ室に作動油が供給され、ロッド側シリンダ室から作動油が排出される。これにより、ブームシリンダ２４が伸長して、ブーム２１が上方向に揺動する。ブーム用バルブ６１の弁体がブーム下げ位置（図中、右側）に移動すると、ブームシリンダ２４のボトム側シリンダ室から作動油が排出され、ロッド側シリンダ室に作動油が供給される。これにより、ブームシリンダ２４が収縮し、ブーム２１が下方向に揺動する。ブーム用バルブ６１の弁体が停止位置（図中、中央）に移動すると、各ポートからの作動油の供給・排出が停止し、ブーム２１は停止した状態となる。
　アーム用バルブ６２は、４つのポートＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４を含む。アーム用バルブ６２は弁体を含み、弁体は、アーム上げ位置とアーム下げ位置と停止位置に移動可能である。ポートＰ２１は、作動油供給路３８に接続されている。ポートＰ２２は、作動油戻り路３９に接続されている。ポートＰ２３は、アームシリンダ２５のロッド側シリンダ室に作動油路４３によって接続されている。ポートＰ２４は、アームシリンダ２５のボトム側シリンダ室に作動油路４４によって接続されている。
　アーム用バルブ６２の弁体がアーム上げ位置（図中、左側）に移動すると、アームシリンダ２５のロッド側シリンダ室に作動油が供給され、ボトム側シリンダ室から作動油が排出される。これにより、アームシリンダ２５が収縮して、アーム２２がブーム２１に対して外側方向に向かって揺動する。アーム用バルブ６２の弁体がアーム下げ位置（図中、右側）に移動すると、アームシリンダ２５のロッド側シリンダ室から作動油が排出され、ボトム側シリンダ室に作動油が供給される。これにより、アームシリンダ２５が伸長し、アーム２２がブーム２１に対して内側方向に向かって揺動する。アーム用バルブ６２の弁体が停止位置（図中、中央）に移動すると、各ポートからの作動油の供給・排出が停止し、アーム２２は停止した状態となる。
　バケット用バルブ６３は、４つのポートＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４を含む。バケット用バルブ６３は弁体を含み、弁体は、バケット上げ位置とバケット下げ位置と停止位置に移動可能である。ポートＰ３１は、作動油供給路３８に接続されている。ポートＰ３２は、作動油戻り路３９に接続されている。ポートＰ３３は、バケットシリンダ２６のロッド側シリンダ室に作動油路４５によって接続されている。ポートＰ３４は、バケットシリンダ２６のボトム側シリンダ室に作動油路４６によって接続されている。
　バケット用バルブ６３の弁体がバケット上げ位置（図中、左側）に移動すると、バケットシリンダ２６のロッド側シリンダ室に作動油が供給され、ボトム側シリンダ室から作動油が排出される。これにより、バケットシリンダ２６が収縮して、バケット２３がアーム２２に対して外側に向かうように揺動する。バケット用バルブ６３の弁体がバケット下げ位置（図中、右側）に移動すると、バケットシリンダ２６のロッド側シリンダ室から作動油が排出され、ボトム側シリンダ室に作動油が供給される。これにより、バケットシリンダ２６が伸長し、バケット２３がアーム２２に対して内側に向かうように揺動する（巻き込み方向ともいう）。バケット用バルブ６３の弁体が停止位置（図中、中央）に移動すると、各ポートからの作動油の供給・排出が停止し、バケット２３は停止した状態となる。
　旋回用バルブ６４は、４つのポートＰ４１、Ｐ４２、Ｐ４３、Ｐ４４を含む。旋回用バルブ６４は弁体を含み、弁体は左旋回位置と右旋回位置と停止位置に移動可能である。ポートＰ４１は、作動油供給路３８に接続されている。ポートＰ４２は、作動油戻り路３９に接続されている。ポートＰ４３は、旋回モータ２７に作動油路４７によって接続されている。ポートＰ４４は、旋回モータ２７に作動油路４８によって接続されている。
　旋回用バルブ６４の弁体が左旋回位置（図中、左側）に移動すると、旋回モータ２７が駆動し、旋回体１２が走行体１１に対して左旋回する。旋回用バルブ６４の弁体が右旋回位置（図中、右側）に移動すると、旋回モータ２７が駆動し、旋回体１２が走行体１１に対して右旋回する。旋回用バルブ６４の弁体が停止位置（図中、中央）に移動すると、各ポートからの作動油の供給・排出が停止し、旋回体１２は停止した状態となる。
　メインバルブ３６は、ブーム上げＥＰＣ（Electric Proportional Control）弁６５と、ブーム下げＥＰＣ弁６６と、アーム上げＥＰＣ弁６７と、アーム下げＥＰＣ弁６８と、バケット上げＥＰＣ弁６９と、バケット下げＥＰＣ弁７０と、左旋回ＥＰＣ弁７１と、右旋回ＥＰＣ弁７２と、を含む。これらＥＰＣ弁６５～７２の各々は、パイロット弁として用いられ、ブーム用バルブ６１、アーム用バルブ６２、バケット用バルブ６３、または旋回用バルブ６４にパイロット油を供給し、バルブの位置を変える。ＥＰＣ弁６５～７２の各々は、コントローラ３に接続されており、コントローラ３からの指令信号に基づいて開閉する。
　パイロット油供給路４９は、作動油供給路３８から分岐している。パイロット油供給路４９は、パイロット油をＥＰＣ弁６５～７２に供給する。パイロット油供給路４９には、減圧弁５９が設けられている。作動油タンク３７から油圧ポンプ３４によって吐出される作動油が減圧弁５９によって減圧されて各ＥＰＣ弁６５～７２に供給される。パイロット油戻り路５０は、各ＥＰＣ弁６５～７２からパイロット油を作動油タンク３７に戻す。
　ブーム上げＥＰＣ弁６５とブーム下げＥＰＣ弁６６は、ブーム用バルブ６１のパイロット室にパイロット油を供給してブーム用バルブ６１の弁体の位置を切り替える。ブーム上げＥＰＣ弁６５とブーム下げＥＰＣ弁６６の各々は、３つのポートＰ５１、Ｐ５２、Ｐ５３を含む。ブーム上げＥＰＣ弁６５とブーム下げＥＰＣ弁６６の各々のポートＰ５１は、パイロット油供給路４９に接続されている。ブーム上げＥＰＣ弁６５とブーム下げＥＰＣ弁６６の各々のポートＰ５３は、パイロット油戻り路５０に接続されている。ブーム上げＥＰＣ弁６５のポートＰ５２は、パイロット油路５１を介してブーム用バルブ６１のパイロット油室に接続されている。ブーム下げＥＰＣ弁６６のポートＰ５２は、パイロット油路５２を介してブーム用バルブ６１のパイロット油室に接続されている。
　ブーム上げＥＰＣ弁６５とブーム下げＥＰＣ弁６６は、ポートＰ５３とポートＰ５２の接続をポートＰ５１とポートＰ５２の接続に徐々に切り替えていくと、バルブが徐々に開いた状態となり、ブーム用バルブ６１にパイロット油を供給する。
　油圧ポンプ３４が作動した状態で、コントローラ３からの指令信号によって、例えばブーム上げＥＰＣ弁６５の開度がブーム下げＥＰＣ弁６６の開度よりも大きく設定されると、ブーム用バルブ６１の弁体が上げ位置に移動する。これによって、ブームシリンダ２４が伸長し、ブーム２１が上方に揺動する。
　アーム上げＥＰＣ弁６７とアーム下げＥＰＣ弁６８は、アーム用バルブ６２のパイロット室にパイロット油を供給してアーム用バルブ６２の弁体の位置を切り替える。アーム上げＥＰＣ弁６７とアーム下げＥＰＣ弁６８の各々は、３つのポートＰ６１、Ｐ６２、Ｐ６３を含む。アーム上げＥＰＣ弁６７とアーム下げＥＰＣ弁６８の各々のポートＰ６１は、パイロット油供給路４９に接続されている。アーム上げＥＰＣ弁６７とアーム下げＥＰＣ弁６８の各々のポートＰ６３は、パイロット油戻り路５０に接続されている。アーム上げＥＰＣ弁６７のポートＰ６２は、パイロット油路５３を介してアーム用バルブ６２のパイロット油室に接続されている。アーム下げＥＰＣ弁６８のポートＰ６２は、パイロット油路５４を介してアーム用バルブ６２のパイロット油室に接続されている。
　アーム上げＥＰＣ弁６７とアーム下げＥＰＣ弁６８は、ポートＰ６３とポートＰ６２の接続をポートＰ６１とポートＰ６２の接続に徐々に切り替えていくと、バルブが徐々に開いた状態となり、アーム用バルブ６２にパイロット油を供給する。
　油圧ポンプ３４が作動した状態で、コントローラ３からの指令信号によって、例えばアーム上げＥＰＣ弁６７の開度がアーム下げＥＰＣ弁６８の開度よりも大きく設定されると、アーム用バルブ６２の弁体が上げ位置に移動する。これによって、アームシリンダ２５が収縮し、アーム２２が上方に揺動する。
　バケット上げＥＰＣ弁６９とバケット下げＥＰＣ弁７０は、バケット用バルブ６３のパイロット室にパイロット油を供給してバケット用バルブ６３の弁体の位置を切り替える。バケット上げＥＰＣ弁６９とバケット下げＥＰＣ弁７０の各々は、３つのポートＰ７１、Ｐ７２、Ｐ７３を含む。バケット上げＥＰＣ弁６９とバケット下げＥＰＣ弁７０の各々のポートＰ７１は、パイロット油供給路４９に接続されている。バケット上げＥＰＣ弁６９とバケット下げＥＰＣ弁７０の各々のポートＰ７３は、パイロット油戻り路５０に接続されている。バケット上げＥＰＣ弁６９のポートＰ７２は、パイロット油路５５を介してバケット用バルブ６３のパイロット油室に接続されている。バケット下げＥＰＣ弁７０のポートＰ７２は、パイロット油路５６を介してバケット用バルブ６３のパイロット油室に接続されている。
　バケット上げＥＰＣ弁６９とバケット下げＥＰＣ弁７０は、ポートＰ７３とポートＰ７２の接続をポートＰ７１とポートＰ７２の接続に徐々に切り替えていくと、バルブが徐々に開いた状態となり、バケット用バルブ６３にパイロット油を供給する。
　油圧ポンプ３４が作動した状態で、コントローラ３からの指令信号によって、例えばバケット上げＥＰＣ弁６９の開度がバケット下げＥＰＣ弁７０の開度よりも大きく設定されると、バケット用バルブ６３の弁体が上げ位置に移動する。これによって、バケットシリンダ２６が収縮し、バケット２３がアーム２２に対して外側に向かう方向に揺動する。
　左旋回ＥＰＣ弁７１と右旋回ＥＰＣ弁７２は、旋回用バルブ６４のパイロット室にパイロット油を供給して旋回用バルブ６４の弁体の位置を切り替える。左旋回ＥＰＣ弁７１と右旋回ＥＰＣ弁７２の各々は、３つのポートＰ８１、Ｐ８２、Ｐ８３を含む。左旋回ＥＰＣ弁７１と右旋回ＥＰＣ弁７２の各々のポートＰ８１は、パイロット油供給路４９に接続されている。左旋回ＥＰＣ弁７１と右旋回ＥＰＣ弁７２の各々のポートＰ８３は、パイロット油戻り路５０に接続されている。左旋回ＥＰＣ弁７１のポートＰ８２は、パイロット油路５７を介して旋回用バルブ６４のパイロット油室に接続されている。右旋回ＥＰＣ弁７２のポートＰ８２は、パイロット油路５８を介して旋回用バルブ６４のパイロット油室に接続されている。
　左旋回ＥＰＣ弁７１と右旋回ＥＰＣ弁７２は、ポートＰ８３とポートＰ８２の接続をポートＰ８１とポートＰ８２の接続に徐々に切り替えていくと、バルブが徐々に開いた状態となり、旋回用バルブ６４にパイロット油を供給する。
　油圧ポンプ３４が作動した状態で、コントローラ３からの指令信号によって、例えば左旋回ＥＰＣ弁７１の開度が右旋回ＥＰＣ弁７２の開度よりも大きく設定されると、旋回用バルブ６４の弁体が左旋回位置に移動する。これによって、旋回モータ２７が駆動し、旋回体１２が走行体１１に対して左旋回する。
　（動力伝達装置３３）
　図２に示す動力伝達装置３３は、エンジン３１の駆動力を走行体１１に伝達する。履帯１１ｂは、動力伝達装置３３からの駆動力によって駆動されて、油圧ショベル１を走行させる。動力伝達装置３３は、例えば、トルクコンバーター、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。或いは、動力伝達装置３３は、HST（Hydro Static Transmission）、或いはHMT（Hydraulic Mechanical Transmission）などの他の形式のトランスミッションであってもよい。
　（検出部４）
　図２に示す検出部４は、作業機１５の位置を検出する。作業機１５の位置は、作業機１５の姿勢を含む。検出部４は、CPUなどのプロセッサ４ａを含む。プロセッサ４ａは、作業機１５の位置を検出するための処理を行う。検出部４は、記憶装置４ｂを含む。記憶装置４ｂは、RAM或いはROMなどのメモリ、及び、HDD（Hard Disk Drive）或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含む。記憶装置４ｂは、作業機１５の位置を検出するためにデータ及びプログラムを記憶している。
　検出部４は、姿勢検出部９２と、旋回角度センサ９３と、を含む。姿勢検出部９２は、油圧ショベル１の姿勢を求めるための情報を検出する。
　姿勢検出部９２は、走行体１１と作業機１５の姿勢を求めるための情報を検出する。姿勢検出部９２は、走行体姿勢センサ９４と、作業機姿勢検出部９５と、を含む。
　走行体姿勢センサ９４は、走行体１１の姿勢を求めるための情報を検出する。走行体１１の姿勢は、走行体１１のピッチ角θ１を含む。走行体姿勢センサ９４は、ピッチ角θ１を含む第１位置データを検出する。図４（ａ）に示すように、走行体１１のピッチ角θ１は、水平方向に対する走行体１１の前後方向の傾斜角度である。走行体姿勢センサ９４は、例えばIMU（Inertial Measurement Unit）である。走行体姿勢センサ９４は、走行体１１の姿勢を示す第１位置データを検出する。
　作業機姿勢検出部９５は、作業機１５の姿勢を求めるための情報を検出する。作業機１５の姿勢は、ブーム角θ２と、アーム角θ３と、バケット角θ４と、を含む。作業機姿勢検出部９５は、ブーム角θ２とアーム角θ３とバケット角θ４とを示す第２位置データを検出する。
　作業機姿勢検出部９５は、ブーム角センサ９５ａと、アーム角センサ９５ｂと、バケット角センサ９５ｃと、を含む。ブーム角センサ９５ａは、ブーム角θ２を検出する。ブーム角センサ９５ａは、例えばIMUである。ブーム角θ２は、走行体１１の上下方向に対するブーム２１の角度である。アーム角センサ９５ｂは、アーム角θ３を検出する。アーム角θ３は、ブーム２１に対するアーム２２の角度である。アーム角センサ９５ｂは、例えばIMUである。バケット角センサ９５ｃは、バケット角θ４を検出する。バケット角θ４は、アーム２２に対するバケット２３の角度である。バケット角センサ９５ｃは、例えばバケットシリンダ２６のストローク長を検出する。バケットシリンダ２６のストローク長からバケット角θ４が検出される。作業機姿勢検出部９５は、作業機１５の姿勢を示す第２位置データを検出する。
　旋回角度センサ９３は、旋回体１２の走行体１１に対する旋回角θ５を検出する。旋回角度センサ９３は、旋回角θ５を示す旋回角データを検出する。図４（ｂ）は旋回角θ５を説明するための図である。図４（ｂ）に示すように、走行体１１の履帯１１ｂに沿った方向であって、旋回体１２の旋回中心１２ｇを通る直線を第１基準線Ｌ１とする。また、旋回体１２の旋回中心１２ｇを通って旋回体１２の前後方向に沿った直線を旋回線Ｍとする。旋回角θ５は、第１基準線Ｌ１と旋回線Ｍによって形成される角度である。旋回角度センサ９３は、例えば旋回モータ２７に配置されたエンコーダや、スイングマシナリの歯を検出するセンサである。旋回角度センサ９３は、作業機１５の旋回位置を示す第３位置データを検出する。
　検出部４は、第１位置データと第２位置データと第３位置データに基づいて、現在の作業機１５の位置を算出する。
　ここで、作業機１５の全ての位置を算出すると演算量が多くなるため、検出部４は、作業機１５の予め決められた算出点の位置を算出する。図５（ａ）は、作業機１５の予め決められた算出点を説明するための油圧ショベル１の斜視図である。例えば、検出部４によって位置が算出される算出点Ｃ１～Ｃ６が作業機１５に設定されている。算出点Ｃ１～Ｃ６は、作業機１５のうち旋回中心１２ｇから最も外側に位置する可能性が高い部分に設定されている。
　算出点Ｃ１は、アームシリンダ２５のロッド２５ａの先端のアーム２２との接続部分に設定されている。算出点Ｃ２は、バケットシリンダ２６のロッド２６ａの先端のリンク部材２３６との接続部分に設定されている。リンク部材２３６は、図１に示すように、バケット２３とロッド２６ａの先端の間に、それぞれに対して揺動可能に連結されている。
　算出点Ｃ３～Ｃ５はバケット２３に設定されている。図５（ｂ）は、バケット２３の側面図である。図５（ｂ）に示すように、バケット２３は、底面部２３１と、背面部２３２と、一対の側壁部２３３と、ツース２３４と、ブラケット２３５と、を含む。底面部２３１は、湾曲した形状である。背面部２３２は、底面部２３１に繋がっている。一対の側壁部２３３は、底面部２３１と背面部２３２で囲まれた空間の側方を覆う。ツース２３４は、底面部２３１の先端（背面部２３２と反対側の端）に配置されている。ブラケット２３５は、背面部２３２に配置されている。ブラケット２３５には、アーム２２の先端が回動可能に取り付けられる。ブラケット２３５には、バケットシリンダ２６のロッド２６ａの先端と回動可能に連結されたリンク部材２３６（図１参照）が取り付けられる。
　算出点Ｃ３は、ツース２３４の幅方向における左端に設定されている。算出点Ｃ４は、ツース２３４の幅方向における右端に設定されている。バケット２３の開口の縁を形成する側壁部２３３の端（図５（ｂ）における側壁部２３３の上端）を２３３ａとする。一対の側壁部２３３の端２３３ａを含む平面を、バケット掘削面Ｓとする。算出点Ｃ５は、底面部２３１のうちバケット掘削面Ｓからの距離Ａが最も遠い部分の幅方向における左端に設定されている。算出点Ｃ６は、底面部２３１のうちバケット掘削面Ｓからの距離Ａが最も遠い部分の幅方向における右端に設定されている。図５（ｂ）では、算出点Ｃ３と算出点Ｃ４は重なっており、算出点Ｃ５と算出点Ｃ６は重なっている。
　検出部４は、第１位置データ、第２位置データおよび第３位置データから、作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６の３次元の位置を算出する。
　記憶装置４ｂは、作業機１５の寸法データを記憶している。寸法データは、ブーム２１、アーム２２、およびバケット２３の長さ、厚み、および幅等の形状データである。一例を挙げると、寸法データは、図４（ａ）に示すようなブーム２１の長さＬ１と、アーム２２の長さＬ２と、バケット２３の長さＬ３を含む。詳細には、ブーム２１の長さＬ１は、ブーム２１を旋回体１２に接続するブームピン２８とアーム２２をブーム２１に接続するアームピン２９との間の距離である。アーム２２の長さＬ２は、アームピン２９とバケット２３をアーム２２に接続するバケットピン３０との間の距離である。バケット２３の長さは、バケットピン３０とバケット２３のツース２３４の先端との間の距離である。
　検出部４は、コントローラ３が旋回の動作指示の信号を受信した場合、記憶装置４ｂに記憶されている寸法データと、ピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４とに基づいて、作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６の位置を算出する。検出部４は、算出した算出点Ｃ１～Ｃ６の位置データをコントローラ３に送信する。
　（操作系６）
　図２に示すように、操作系６は、操作装置８１（動作指示部の一例）と、入力装置８２（選択部の一例）と、ディスプレイ８３と、を含む。操作装置８１は、オペレータによって操作可能である。操作装置８１は、例えば、レバー、ペダル、或いはスイッチを含む。操作装置８１は、オペレータによる操作に応じた動作の指示信号をコントローラ３に出力する。コントローラ３は、オペレータによる操作装置８１の操作に応じて、作業機１５を動作させるように、メインバルブ３６を制御する。コントローラ３は、オペレータによる操作装置８１の操作に応じて、旋回体１２を旋回させるように、メインバルブ３６を制御する。コントローラ３は、オペレータによる操作装置８１の操作に応じて、油圧ショベル１を走行させるように、エンジン３１及び動力伝達装置３３を制御する。
　入力装置８２は、オペレータによって操作可能である。入力装置８２は、例えばタッチスクリーンである。ただし、入力装置８２は、ハードウェアキーを含んでもよい。ディスプレイ８３は、例えばLCD、OELD、或いは他の種類のディスプレイである。ディスプレイ８３は、コントローラ３からの表示信号に応じた画面を表示する。
　オペレータは、入力装置８２を操作することで、油圧ショベル１に関する各種の設定を入力する。入力装置８２は、オペレータの操作に応じた入力信号を出力する。
　オペレータは入力装置８２を操作することによって、仮想壁Ｗを設定することができる。仮想壁Ｗは、作業中に作業機１５が進入すること防ぐためにコントローラ３が仮想的に設定する壁である。例えば仮想壁Ｗは進入を防ぐエリアの油圧ショベル１側に設定される。仮想壁Ｗの設定は、オペレータが手動で行ってもよいし、自動で行われてもよい。
　例えば、油圧ショベル１に周辺を撮像する撮像部が設けられ、撮像部による撮像画像がディスプレイ８３に表示される場合、オペレータはディスプレイ８３で周囲の状況を確認し、障害物の手前（油圧ショベル１側）に仮想壁Ｗを手動で設定することができる。オペレータが、ディスプレイ８３上において入力装置８２（例えばタッチスクリーン）で仮想壁Ｗを設置する位置を決定すると、コントローラ３がディスプレイ８３上における位置を実際の位置に変換して仮想壁Ｗを設定する。
　また、油圧ショベル１に障害物を検出するセンサが設けられた場合、センサによって障害物が検出されるとコントローラ３が障害物の手前に仮想壁Ｗを自動で設定することができる。
　図６は仮想壁Ｗの設定の一例を示す図である。図６は、工事現場を示す平面図である。図６には、道路を複数のロードコーン１０１で区切った工事現場が示されている。図６では、片側１車線を封鎖して工事をしている状態を示す。複数のロードコーン１０１は、中央車線に沿って配置されている。ロードコーン１０１を挟んで一方の側では車両が通行し、他方の側では工事が行われている。また、図６では、ダンプトラック１０２が示されており、油圧ショベル１は、土砂を掘削した後、旋回動作してダンプトラック１０に土砂を積み込んでいる。このような場合、例えば、複数のロードコーン１０１に沿って仮想壁Ｗを設定することができる。旋回して仮想壁Wに接近したバケット２３と、ダンプトラック１０２に対向する位置まで旋回したバケット２３が、二点鎖線で示されている。
　また、入力装置８２は、旋回時に作業機１５が仮想壁Ｗに干渉しないように、干渉を回避する干渉回避制御（後述する）を実行するか否かを選択する選択部としても機能する。すなわち、オペレータが、入力装置８２で入力することによって、干渉回避制御を実行するか否かを選択することができる。
　（コントローラ３）
　図２に示すように、コントローラ３は、CPUなどのプロセッサ３ａを含む。プロセッサ３ａは、油圧ショベル１の制御のための処理を行う。コントローラ３は、記憶装置３ｂを含む。記憶装置３ｂは、RAM或いはROMなどのメモリ、及び、HDD（Hard Disk Drive）或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含む。記憶装置３ｂは、油圧ショベル１の制御のためのデータ及びプログラムを記憶している。
　コントローラ３は、操作装置８１から動作指示信号を受信する。コントローラ３は、入力装置８２から入力信号を受信する。コントローラ３は、ディスプレイ８３に表示信号を出力する。コントローラ３は、検出部４から算出点Ｃ１～Ｃ６の位置データを受信する。
　コントローラ３は、オペレータが入力装置８２で入力した仮想壁Ｗの設定の入力信号を受信すると、オペレータがディスプレイ８３上で設定した位置を実際の位置に変換して仮想壁Ｗを設定する。
　コントローラ３は、オペレータが入力装置８２で入力した干渉回避制御実行の有・無の選択の入力信号を受信する。
　仮想壁Ｗが設定されている状態において、オペレータが操作装置８１を操作して旋回体１２の旋回の動作指示（旋回指示ともいう）を行った場合、コントローラ３は、検出部４から受信した算出点Ｃ１～Ｃ６の位置データに基づいて、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定する。コントローラ３は、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉すると判定した場合、作業機１５の姿勢を変更するよう干渉回避制御を行う。
　コントローラ３は、動作指示に従って旋回体１２を旋回させた場合、作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定する。
　図７は、油圧ショベル１が仮想壁Ｗに向かって矢印Ａ方向に旋回する状態を示す斜視図である。コントローラ３は、旋回動作指示が入力されると、算出点Ｃ１～Ｃ６の各々から仮想壁Ｗまでの距離を算出し、現在の算出点Ｃ１～Ｃ６の位置から、現状の作業機１５の姿勢で旋回した場合に、算出点Ｃ１～Ｃ６の各々が仮想壁Ｗと交わるか否かを判定する。算出点Ｃ１～Ｃ６のいずれかが仮想壁Ｗと交わった場合は、コントローラ３は、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉すると判定する。作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６のいずれも仮想壁Ｗと交わらない場合は、コントローラ３は、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉しないと判定する。図７では、算出点Ｃ１と仮想壁Ｗまでの距離Ｄ１と、算出点Ｃ２と仮想壁Ｗまでの距離Ｄ２と、算出点Ｃ６と仮想壁Ｗまでの距離Ｄ６が示されている。
　コントローラ３は、旋回によって算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉すると判定した場合、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更する。コントローラ３は、姿勢制御部として機能する。コントローラ３は、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗよりも旋回中心１２ｇ側に位置するように、ブーム２１、アーム２２およびバケット２３を動作させる。
　コントローラ３は、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しないような作業機１５の姿勢を算出する。コントローラ３は、干渉しない作業機１５の姿勢のデータを検出部４に送信し、検出部４が、記憶装置４ｂに記憶されている寸法データに基づいて、干渉しない姿勢になるブーム角θ２、アーム角θ３およびバケット角θ４の変更量を算出する。この変更量のデータが検出部４からコントローラ３に送信され、コントローラ３がＥＰＣ弁６５～７２に駆動信号を送信する。なお、コントローラ３が、ブーム角θ２、アーム角θ３およびバケット角θ４の変更量を算出してもよい。この場合、コントローラ３は走行体姿勢センサ９４から第１位置データを受信し、作業機姿勢検出部９５から第２位置データを受信し、旋回角度センサ９３から第３位置データを受信する。コントローラ３の記憶装置３ｂが上述した寸法データを記憶している。コントローラ３は、寸法データ、並びに第１位置データ、第２位置データおよび第３位置データから、干渉しない姿勢になるブーム角θ２、アーム角θ３およびバケット角θ４の変更量を算出できる。
　図８は、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更した状態の油圧ショベル１を示す斜視図である。図８は、作業機１５が仮想壁Ｗに接近した状態を示す図である。図８に示す作業機１５の状態は、図７からブーム２１を旋回フレーム１３に対して上方に揺動し、アーム２２をブーム２１に接近するように内側方向に向かって揺動し、バケット２３をツース２３４が内側に移動する（巻き込む）ように内側方向に向かって揺動する。コントローラ３は、ＥＰＣ弁６５～７２に駆動信号を送信することによって、作業機１５の姿勢を変更することができる。コントローラ３は、ブーム上げＥＰＣ弁６５およびブーム下げＥＰＣ弁６６に操作信号を送信し、ブーム上げＥＰＣ弁６５の開度をブーム下げＥＰＣ弁６６の開度よりも大きく調整する。これにより、ブーム用バルブ６１がブーム上げ位置に移動し、ブームシリンダ２４が伸長してブーム２１が上方に揺動する（矢印Ｅ参照）。コントローラ３は、アーム上げＥＰＣ弁６７およびアーム下げＥＰＣ弁６８に操作信号を送信し、アーム下げＥＰＣ弁６８の開度をアーム上げＥＰＣ弁６７の開度よりも大きく調整する。これにより、アーム用バルブ６２がアーム下げ位置に移動し、アームシリンダ２５が伸長してアーム２２が内側方向に向かって揺動する（矢印Ｆ参照）。コントローラ３は、バケット上げＥＰＣ弁６９とバケット下げＥＰＣ弁７０に駆動信号を送信し、バケット下げＥＰＣ弁７０の開度をバケット上げＥＰＣ弁６９の開度よりも大きく調整する。これにより、バケット用バルブ６３がバケット下げ位置に移動し、バケットシリンダ２６が伸長してバケット２３は、巻き込み方向に向かって揺動する（矢印Ｇ参照）。図８では、算出点Ｃ１と仮想壁Ｗまでの距離Ｄ１と、算出点Ｃ２と仮想壁Ｗまでの距離Ｄ２と、算出点Ｃ６と仮想壁Ｗまでの距離Ｄ６が示されている。なお、コントローラ３は、例えば、ブーム２１の旋回フレーム１３に対する揺動方向を上方とし、アーム２２の揺動方向をブーム２１に接近するような内側方向とし、バケット２３の揺動方向をツース２３４が内側に移動する（巻き込む）ような内側方向に限定して、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しない位置を算出してもよい。
　このように、コントローラ３は、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しないように、自動的に作業機１５の姿勢を変更することにより、仮想壁Ｗに干渉して停止することなく、継続して旋回動作を行うことができる。図６では、旋回により作業機１５が仮想壁Ｗに接近すると、作業機１５の姿勢が変更される。変更された姿勢の状態で作業機１５は、仮想壁Ｗと干渉することなくダンプトラック１０２に対向する位置まで旋回される（二点鎖線で示されたバケット２３参照）。
　コントローラ３は、操作装置８１からの動作指示を受信すると、動作指示による旋回速度で旋回した場合に、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢の変更を終了できるか否かを判定する。コントローラ３は、姿勢の変更が終了できると判定した場合は、ＥＰＣ弁６５～７２に駆動信号を送信して旋回しながら作業機１５の姿勢の変更を行う。コントローラ３は、姿勢の変更が終了できないと判定した場合は、左旋回ＥＰＣ弁７１と右旋回ＥＰＣ弁７２を制御して、旋回用バルブ６４を操作して旋回モータ２７を停止する。
　なお、コントローラ３は、動作指示による旋回速度で旋回した場合に、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢の変更を完了できないと判定したときは、姿勢の変更を完了可能な旋回速度に制限してもよい。
　＜動作＞
　次に、本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作について説明する。
　図９は、本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作を示すフロー図である。
　はじめに、ステップＳ１において、オペレータが入力装置８２を用いて仮想壁Ｗの入力を行うと、コントローラ３がショベル本体２から所定距離に仮想壁Ｗを設定する。
　次に、ステップＳ２において、コントローラ３は、干渉回避制御が選択されているか否かを判定する。オペレータは、干渉回避制御を実行するか否かを入力装置８２によって選択することができる。オペレータによって干渉回避制御を実行すると選択されている場合、制御はステップＳ３に進む。
　オペレータが操作装置８１を操作することによって、旋回体１２に対する旋回指示を入力すると、ステップＳ３において、コントローラ３は、操作装置８１からの旋回指示を受信する。
　次に、ステップＳ４において、コントローラ３は、旋回指示に従って旋回モータ２７を駆動して旋回体１２を旋回する。具体的には、旋回指示が旋回体１２の左方向への旋回指示の場合、コントローラ３は、左旋回ＥＰＣ弁７１および右旋回ＥＰＣ弁７２に操作信号を送信し、左旋回ＥＰＣ弁７１の開度を右旋回ＥＰＣ弁７２の開度よりも大きく調整する。これにより、旋回用バルブ６４が左旋回位置に移動し、作動油が供給されて旋回モータ２７が駆動して旋回体１２が左旋回する。
　次に、ステップＳ５において、検出部４は、記憶装置４ｂに記憶されている寸法データと、ピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４とに基づいて、作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６の位置を算出する。
　次に、ステップＳ６において、コントローラ３は、旋回指示に従って旋回体１２を旋回させた場合に、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定する。上述したように、コントローラ３は、検出部４によって検出された作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６のいずれかが仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定する。
　ステップＳ６において、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉すると判定した場合、制御はステップＳ７に進む。
　ステップＳ７において、コントローラ３は、操作装置８１からの旋回指示の旋回速度で旋回体１２を旋回させた場合に、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢の変更が完了可能か否かを判定する。例えば、コントローラ３は、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しないような作業機１５の姿勢を算出して、この姿勢のデータを検出部４に送信する。検出部４が、干渉しない姿勢になるようなブーム角θ２、アーム角θ３およびバケット角θ４の変更量を算出し、この変更量のデータをコントローラ３に送信する。コントローラ３は、上述した作業機１５が仮想壁Ｗに干渉しない姿勢になるようなブーム角θ２、アーム角θ３およびバケット角θ４の変更量分のブームシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、バケットシリンダ２６の駆動が、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉する前に完了するか否かを判定する。なお、コントローラ３の記憶装置３ｂが上述した寸法データを記憶しており、コントローラ３が第１位置データ、第２位置データおよび第３位置データを受信して、ブーム角θ２、アーム角θ３およびバケット角θ４の変更量を算出してもよい。ステップＳ７において、仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢の変更が完了可能と判定した場合、制御はステップＳ８に進む。
　ステップＳ８において、コントローラ３は、作業機１５の姿勢の変更を行う。例えば、図７から図８に示すように、コントローラ３は、ブーム２１上げ、アーム２２下げ、およびバケット２３巻き込みの操作を行う。
　このように、旋回しながら作業機１５の姿勢が変更され、作業機１５の姿勢が変更された状態で旋回体１２の旋回が継続される。
　オペレータが操作装置８１を操作することによって、旋回体１２に対する旋回終了指示を入力すると、ステップＳ９において、コントローラ３は、操作装置８１からの旋回終了指示を受信する。
　次にステップＳ１０において、コントローラ３は、旋回モータ２７を停止し、制御が終了する。コントローラ３は、旋回用バルブ６４の弁体が停止位置になるように、左旋回ＥＰＣ弁７１および右旋回ＥＰＣ弁７２に操作信号を送信する。これにより、旋回モータ２７への作動油の供給が停止され、旋回モータ２７が停止する。
　なお、ステップＳ６において、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉しないと判定した場合は、現状の作業機１５の姿勢で旋回体１２を旋回させる。そして、コントローラ３は、ステップＳ９において操作装置８１からの旋回終了指示を受信すると、ステップＳ１０において、旋回モータ２７を停止する。
　また、ステップＳ７において、仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢の変更が完了できないと判定した場合、制御はステップＳ１１に進む。そして、ステップＳ１１において、コントローラ３は、左旋回ＥＰＣ弁７１および右旋回ＥＰＣ弁７２に操作信号を送信して、旋回モータ２７を停止し、制御が終了する。
　一方、ステップＳ２において、干渉回避制御を実行しない選択が行われている場合、制御はステップＳ１２に進む。
　コントローラ３は、ステップＳ１２において操作装置８１からの旋回指示を受信すると、ステップＳ１３において旋回指示に従って旋回モータ２７を駆動して旋回体１２を旋回する。
　次に、ステップＳ１４において、検出部４は、記憶装置４ｂに記憶されている寸法データと、ピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４とに基づいて、作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６の位置を算出する。
　次に、ステップＳ１５において、コントローラ３は、旋回指示に従って旋回体１２を旋回させた場合に、検出部４で検出された作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定する。ステップＳ１５において、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉すると判定した場合、制御はステップＳ１１に進む。そして、ステップＳ１１において、コントローラ３は、左旋回ＥＰＣ弁７１および右旋回ＥＰＣ弁７２に操作信号を送信して、旋回モータ２７を停止する。
　一方、ステップＳ１５において、算出点Ｃ１～Ｃ６が仮想壁Ｗに干渉しないと判定した場合、制御はステップＳ９に進む。コントローラ３は、ステップＳ９において操作装置８１からの旋回終了指示を受信すると、ステップＳ１０において旋回モータ２７を停止し、制御が終了する。
　（特徴等）
　（１）
　本実施形態の油圧ショベル１は、ショベル本体２と、検出部４と、コントローラ３と、を備える。ショベル本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。旋回体１２は、作業機１５を有し、走行体１１に対して旋回可能である。検出部４は、作業機１５の位置を検出する。コントローラ３は、旋回体１２を旋回させた場合、作業機１５の位置に基づいてショベル本体２から所定の位置に設定した仮想壁Ｗに作業機１５が干渉すると判定したとき仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更する。
　このように仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更することによって、旋回体１２の旋回動作を継続することができる。このため、作業の停止を低減し、円滑に作業を行うことができる。
　（２）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ３は、旋回体１２を旋回させながら作業機１５の姿勢を変更する。
　これにより、旋回させながら仮想壁Ｗに達するまでに、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機の姿勢を変更することができる。
　（３）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ３は、操作装置８１の入力による旋回体の旋回速度では、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢が変更できないと判定した場合、旋回体１２の旋回を停止する。
　これにより、仮想壁Ｗに達するまでに作業機１５の姿勢の変更が完了しないと判定した場合には、旋回を停止することができる。
　（４）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ３は、操作装置８１の入力による旋回体の旋回速度では、作業機１５が仮想壁に達するまでに作業機１５の姿勢が変更できないと判定した場合、作業機１５の姿勢が変更可能な旋回速度に、旋回体の旋回速度を制限する。
　これにより、旋回速度を制限して仮想壁Ｗに達するまでに作業機１５の姿勢の変更を完了することができる。
　（５）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、ショベル本体２は、入力装置８２を更に備える。入力装置８２は、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５を動作させる制御を実行するか否かを選択する。入力装置８２によって制御を実行しないと選択した状態において、コントローラ３は、操作装置８１の入力によって旋回体１２を旋回させた場合に作業機１５が仮想壁Ｗに干渉すると判定したとき、旋回体１２の旋回を停止する。
　これにより、作業者が、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５を動作させる制御を行うか否かを選択することができる。
　（６）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、旋回体１２は、作業機１５が取り付けられた旋回フレーム１３を更に有する。作業機１５は、ブーム２１と、アーム２２と、バケット２３と、ブームシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、バケットシリンダ２６と、を有する。ブーム２１は、旋回フレーム１３に揺動可能に取り付けられている。アーム２２は、ブーム２１に揺動可能に取り付けられている。バケット２３は、アーム２２に揺動可能に取り付けられている。ブームシリンダ２４は、ブーム２１を揺動する。アームシリンダ２５は、アーム２２を揺動する。バケットシリンダ２６は、バケット２３を揺動する。コントローラ３は、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、およびバケットシリンダ２６に供給される作動油を調整することによって作業機１５の姿勢を変更する。
　これにより、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更することができる。
　（７）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、バケット２３は、湾曲した底面部２３１と、底面部２３１の先端に配置されたツース２３４と、底面部２３１の幅方向の両端に配置された一対の側壁部２３３と、を有する。検出部４は、アームシリンダ２５の先端位置である算出点Ｃ１、バケットシリンダ２６の先端位置である算出点Ｃ２、ツース２３４の幅方向における両端位置である算出点Ｃ３、Ｃ４、および底面部２３１うちバケット掘削面から最も距離が遠い部分（底面部の所定部分の一例）における幅方向の両端位置である算出点Ｃ５、Ｃ６を検出する。コントローラ３は、算出点Ｃ１～Ｃ６が旋回体１２の旋回によって仮想壁Ｗに干渉するか否かによって作業機１５の仮想壁Ｗへの干渉を判定する。
　このように所定の複数の算出点Ｃ１～Ｃ６の位置を検出し、検出した複数の算出点Ｃ１～Ｃ６の各々と仮想壁Ｗとの位置関係によって作業機１５が仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定することができる。このため、作業機１５の全ての位置を算出して仮想壁Ｗとの干渉を判定する必要がなく、演算処理を簡易にすることができる。
　（８）
　本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ３は、検出した複数の算出点Ｃ１～Ｃ６が、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更する。
　これによって、簡易な演算処理によって作業機１５の姿勢を変更することができる。
　（９）
　本実施の形態の油圧ショベル１の制御方法は、走行体１１と、作業機１５を有し、走行体１１に対して旋回可能な旋回体１２と、を備えた油圧ショベル１の制御方法であって、ステップＳ５（位置検出ステップの一例）と、ステップＳ６（判定ステップの一例）と、ステップＳ８（干渉回避ステップの一例）と、を備える。ステップＳ５では、作業機１５の位置を検出する。ステップＳ６では、旋回体１２を旋回させた場合に、ステップＳ５で検出された位置に基づいて、油圧ショベル１から所定の位置に設定した仮想壁Ｗに作業機１５が干渉するか否かを判定する。ステップＳ８では、仮想壁Ｗに作業機１５が干渉すると判定した場合、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更する。
　（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、旋回体１２を旋回させながら、仮想壁Ｗに干渉しないように作業機１５の姿勢を変更しているが、作業機１５の姿勢を変更してから旋回体１２の旋回を開始させてもよい。
　また、動作指示による旋回速度では、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉する前に作業機１５の姿勢の変更ができないと判定した場合、コントローラ３は、作業機１５の姿勢を変更してから旋回体１２の旋回を開始させてもよい。
　（Ｂ）
　上記実施の形態では、作業機１５の算出点Ｃ１～Ｃ６の位置を算出して旋回により仮想壁Ｗに干渉するか判定しているが、算出する位置は算出点Ｃ１～Ｃ６に限られるものでなく、算出点は７点以上であってもよいし、５点以下であってもよい。また、上記実施形態に比べて演算量が増えるが、作業機１５の記憶装置３ｂに記憶されている寸法データとピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４とに基づいて、作業機１５全体の位置を求めて最外位置を演算してもよい。検出部４は、作業機１５の最外位置を検出し、コントローラ３が、旋回体１２の旋回で最外位置が仮想壁Ｗに干渉するか否かによって、作業機１５が仮想壁Ｗに干渉するか否かを判定してもよい。
　（Ｃ）
　上記実施の形態では、油圧ショベル１の側方に仮想壁が配置されているが、側方に限らず、油圧ショベル１の前方または後方に仮想壁を配置してもよい。また、油圧ショベル１の側方の一方にのみ仮想壁を配置しているが、双方に配置してもよい。更に、油圧ショベル１を仮想壁で取り囲んでもよい。
　（Ｄ）
　上記実施の形態では、仮想壁Ｗを上下方向に沿って設定しているが、油圧ショベル１の上側に配置してもよい。この場合、上下方向に沿って配置した仮想壁との干渉を回避するためのブーム２１の上方への移動を、上方の仮想壁に干渉しないように抑えることができる。これにより、例えば、電線等との接触を回避しながら旋回を行うことができる。
　（Ｅ）
　上記実施の形態では、アーム２２の先端にアタッチメントの一例としてバケット２３が取り付けられているが、バケット２３に限らなくてもよく、破砕機等が取り付けられてもよい。
　（Ｆ）
　上記実施の形態では、ブーム角センサ９５ａはＩＭＵであるが、これに限らなくてもよく、ブームシリンダ２４のストローク長を検出するセンサであってもよい。アーム角センサ９５ｂはＩＭＵであるが、これに限らなくてもよく、アームシリンダ２５のストローク長を検出するセンサであってもよい。また、バケット角センサ９５ｃは、バケットシリンダ２６のストロークを検出するセンサであるが、これに限らなくてもよく、IMUであってもよい。要するに、ブーム角センサ９５ａとアーム角センサ９５ｂとバケット角センサ９５ｃは、各々の角度を検出できるセンサであればよい。
　（Ｇ）
　上記実施の形態の図２では、コントローラ３と検出部４とを別体として記載しているが、検出部４の機能がコントローラ３内で実現されてもよい。具体的には、走行体姿勢センサ９４、ブーム角センサ９５ａ、アーム角センサ９５ｂおよびバケット角センサ９５ｃからの信号をコントローラ３が受信し、コントローラ３が各センサ信号に基づいて作業機１５の姿勢を検出する態様としてもよい。この場合、検出部４のプロセッサ４ａおよび記憶装置４ｂが設けられていなくてもよい。
　（Ｈ）
　上記実施の形態では、旋回モータ２７は油圧モータであるが、これに限られるものではなく、電動モータであってもよい。
　本開示の作業機械および作業機械の制御方法によれば、仮想壁を設定した場合であっても作業を円滑に行うことが可能な効果を有し、油圧ショベル等として有用である。
１：油圧ショベル
２：ショベル本体
３：コントローラ
４：検出部
１１：走行体
１２：旋回体
１５：作業機
８１：操作装置
Ｗ：仮想壁

Claims (10)

  1. 　走行体と、作業機を有し、前記走行体に対して旋回可能な旋回体と、を有する作業機械本体と、
    　前記作業機の位置を検出する検出部と、
    　前記旋回体を旋回させた場合、前記作業機の位置に基づいて、前記作業機械本体から所定の位置に設定した仮想壁に前記作業機が干渉すると判定したとき、前記仮想壁に干渉しないように前記作業機の姿勢を変更する姿勢制御部と、を備えた、
    作業機械。
  2. 　前記姿勢制御部は、前記旋回体を旋回させながら前記作業機の前記姿勢を変更する、
    請求項１に記載の作業機械。
  3. 　前記姿勢制御部は、動作指示部の入力による前記旋回体の旋回速度では、前記作業機が前記仮想壁に干渉する前に前記作業機の姿勢が変更できないと判定した場合、前記旋回体の旋回を停止する、
    請求項２に記載の作業機械。
  4. 　前記姿勢制御部は、動作指示部の入力による前記旋回体の旋回速度では、前記作業機が前記仮想壁に達するまでに前記作業機の姿勢が変更できないと判定した場合、前記作業機の姿勢が変更可能な旋回速度に、前記旋回体の旋回速度を制限する、
    請求項２に記載の作業機械。
  5. 　前記作業機械本体は、前記仮想壁に干渉しないように前記作業機を動作させる制御を実行するか否かを選択する選択部を更に備え、
    　前記選択部によって前記制御を実行しないと選択した状態において、前記姿勢制御部は、動作指示部の入力によって前記旋回体を旋回させた場合に前記作業機が前記仮想壁に干渉すると判定したとき、前記旋回体の旋回を停止する、
    請求項１に記載の作業機械。
  6. 　前記検出部は、前記作業機の最外位置を検出し、
    　前記姿勢制御部は、前記旋回体を旋回させた場合に前記最外位置が前記仮想壁に干渉するか否かによって前記作業機の前記仮想壁への干渉を判定する、
    請求項１に記載の作業機械。
  7. 　前記旋回体は、前記作業機が取り付けられたフレーム部を更に有し、
    　前記作業機は、
    　前記フレーム部に揺動可能に取り付けられたブームと、
    　前記ブームに揺動可能に取り付けられたアームと、
    　前記アームに揺動可能に取り付けられたアタッチメントと、
    　前記ブームを揺動する第１シリンダと、
    　前記アームを揺動する第２シリンダと、
    　前記アタッチメントを揺動する第３シリンダと、を有し、
    　前記姿勢制御部は、前記第１シリンダ、前記第２シリンダ、および前記第３シリンダに供給される作動油を調整することによって前記作業機の姿勢を変更する、
    請求項１に記載の作業機械。
  8. 　前記アタッチメントは、バケットであり、
    　前記バケットは、湾曲した底面部と、前記底面部の先端に配置されたツースと、前記底面部の幅方向の両端に配置された一対の側壁部と、を有し、
    　前記検出部は、前記第２シリンダの先端位置、前記第３シリンダの先端位置、前記ツースの幅方向における両端位置、および前記底面部の所定部分における幅方向の両端位置を検出し、
    　前記姿勢制御部は、検出した複数の前記位置が前記旋回体の旋回によって前記仮想壁に干渉するか否かによって前記作業機の前記仮想壁への干渉を判定する、
    請求項７に記載の作業機械。
  9. 　前記姿勢制御部は、検出した複数の前記位置が、前記仮想壁に干渉しないように前記作業機の姿勢を変更する、
    請求項８に記載の作業機械。
  10. 　走行体と、作業機を有し、前記走行体に対して旋回可能な旋回体と、を備えた作業機械の制御方法であって、
    　前記作業機の位置を検出する位置検出ステップと、
    　前記旋回体を旋回させた場合に、前記位置検出ステップによる検出に基づいて、前記作業機械から所定の位置に設定した仮想壁に前記作業機が干渉するか否かを判定する判定ステップと、
    　前記仮想壁に前記作業機が干渉すると判定した場合、前記仮想壁に干渉しないように前記作業機の姿勢を変更する干渉回避ステップと、を備える、
    作業機械の制御方法。
     
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