以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
［ショベルの概要］
最初に、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。図１は、ショベル１００の側面図である。図１では、ショベル１００は、施工対象の上り傾斜面ＥＳに隣接する水平面に位置すると共に、後述する目標施工面の一例である上り法面ＢＳ（つまり、上り傾斜面ＥＳに対する施工後の法面形状）が併せて記載されている。尚、施工対象の上り傾斜面ＥＳには、目標施工面である上り法面ＢＳの法線方向を示す丁張り（図示せず）が設けられている。
[Overview of excavator]
First, the outline of the excavator 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side view of the excavator 100. In FIG. 1, the excavator 100 is located on a horizontal plane adjacent to the uphill slope ES to be constructed, and is an uphill slope BS (that is, a slope after construction with respect to the uphill slope ES, which is an example of a target construction surface described later. Shape) is also described. The uphill slope ES to be constructed is provided with a chopstick (not shown) indicating the normal direction of the uphill slope BS, which is the target construction surface.
ショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）の一例である掘削アタッチメントを構成するブーム４、アーム５、及びバケット６と、キャビン１０とを備える。
The excavator 100 includes a lower traveling body 1, an upper swivel body 3 that is swivelably mounted on the lower traveling body 1 via a swivel mechanism 2, and a boom 4 that constitutes an excavation attachment as an example of an attachment (working machine). It includes an arm 5, a bucket 6, and a cabin 10.
下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（図２参照）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。
The lower traveling body 1 travels the excavator 100 by hydraulically driving a pair of left and right crawlers with traveling hydraulic motors 1L and 1R (see FIG. 2), respectively. That is, the pair of traveling hydraulic motors 1L and 1R (an example of the traveling motor) drive the lower traveling body 1 (crawler) as the driven portion.
上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａ（図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。
The upper swing body 3 turns with respect to the lower traveling body 1 by being driven by the swing hydraulic motor 2A (see FIG. 2). That is, the swivel hydraulic motor 2A is a swivel drive unit that drives the upper swivel body 3 as a driven unit, and can change the direction of the upper swivel body 3.
尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、非駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。
The upper swivel body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter, “swivel motor”) instead of the swivel hydraulic motor 2A. That is, the swivel motor is a swivel drive unit that drives the upper swivel body 3 as a non-drive unit, like the swivel hydraulic motor 2A, and can change the direction of the upper swivel body 3.
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
The boom 4 is pivotally attached to the center of the front portion of the upper swing body 3 so as to be vertically rotatable, the arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable, and the tip of the arm 5 is pivotally attached to the tip of the arm 5 as an end attachment. The bucket 6 is pivotally attached so as to be rotatable up and down. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are each hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9 as hydraulic actuators, respectively.
尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。
The bucket 6 is an example of an end attachment, and the tip of the arm 5 has another end attachment, for example, a slope bucket, a dredging bucket, or a breaker, instead of the bucket 6 depending on the work content or the like. Etc. may be attached.
キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。
The cabin 10 is a driver's cab on which the operator is boarded, and is mounted on the front left side of the upper swivel body 3.
［ショベルの構成］
次に、図１に加えて、図２を参照して、ショベル１００の具体的な構成について説明する。図２は、ショベル１００の構成の一例を概略的に示す図である。図２において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
[Excavator configuration]
Next, a specific configuration of the excavator 100 will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the excavator 100. In FIG. 2, the mechanical power system, hydraulic oil line, pilot line, and electrical control system are shown by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively.
ショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、ショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。
The drive system of the excavator 100 includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17. Further, as described above, the hydraulic drive system of the excavator 100 includes the traveling hydraulic motors 1L and 1R and the turning hydraulic motor 2A that hydraulically drive each of the lower traveling body 1, the upper turning body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. , A hydraulic actuator such as a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9.
エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。
The engine 11 is a main power source in the hydraulic drive system, and is mounted on the rear part of the upper swing body 3, for example. Specifically, the engine 11 rotates constantly at a preset target rotation speed under direct or indirect control by the controller 30, which will be described later, to drive the main pump 14 and the pilot pump 15. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel.
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。
The regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14. For example, the regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30. The regulator 13 includes regulators 13L and 13R, for example, as described later.
メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。
Like the engine 11, the main pump 14 is mounted on the rear part of the upper swing body 3 and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through the high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is driven by the engine 11 as described above. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, the stroke length of the piston is adjusted by adjusting the tilt angle of the swash plate by the regulator 13 under the control of the controller 30, and the discharge is performed. The flow rate (discharge pressure) is controlled. The main pump 14 includes, for example, the main pumps 14L and 14R as described later.
コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７１〜１７６を含む。より具体的には、制御弁１７１は、走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒを含む。制御弁１７１〜１７６の詳細は、後述する。
The control valve 17 is, for example, a hydraulic control device mounted in the central portion of the upper swing body 3 and controls the hydraulic drive system in response to an operation on the operation device 26 by the operator. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line, and the hydraulic oil supplied from the main pump 14 is subjected to a hydraulic actuator (running hydraulic motor 1L) according to the operating state of the operating device 26. , 1R, swivel hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9) are selectively supplied. Specifically, the control valve 17 includes control valves 171 to 176 that control the flow rate and flow direction of the hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each of the hydraulic actuators. More specifically, the control valve 171 corresponds to the traveling hydraulic motor 1L, the control valve 172 corresponds to the traveling hydraulic motor 1R, and the control valve 173 corresponds to the turning hydraulic motor 2A. Further, the control valve 174 corresponds to the bucket cylinder 9, the control valve 175 corresponds to the boom cylinder 7, and the control valve 176 corresponds to the arm cylinder 8. Further, the control valve 175 includes, for example, control valves 175L and 175R as described later, and the control valve 176 includes, for example, control valves 176L and 176R as described later. Details of the control valves 171 to 176 will be described later.
ショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６を含む。また、ショベル１００の操作系は、後述するコントローラ３０によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁３２を含む。
The operating system of the excavator 100 includes a pilot pump 15 and an operating device 26. Further, the operation system of the excavator 100 includes a shuttle valve 32 as a configuration related to a machine control function by the controller 30, which will be described later.
パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。
The pilot pump 15 is mounted on the rear portion of the upper swing body 3, for example, and supplies the pilot pressure to the operating device 26 via the pilot line. The pilot pump 15 is, for example, a fixed-capacity hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.
操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、又はバケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等）の操作を行うための操作入力手段である。操作装置２６は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁３２を介して間接的に、コントロールバルブ１７にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。操作装置２６は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）、バケット６（バケットシリンダ９）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）のそれぞれを操作するレバー装置２６Ａ〜２６Ｃを含む（図４参照）。また、操作装置２６は、例えば、下部走行体１の左右一対のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ）のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。
The operation device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is an operation input for the operator to operate various operation elements (lower traveling body 1, upper turning body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.). It is a means. In other words, the operating device 26 operates the hydraulic actuators (that is, traveling hydraulic motors 1L, 1R, swivel hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, etc.) in which the operator drives each operating element. It is an operation input means for performing. The operating device 26 is connected to the control valve 17 directly through the pilot line on the secondary side or indirectly via the shuttle valve 32 described later provided on the pilot line on the secondary side. As a result, the pilot pressure according to the operating state of the lower traveling body 1, the upper swivel body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6 and the like in the operating device 26 can be input to the control valve 17. Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26. The operating device 26 includes, for example, a lever device for operating the arm 5 (arm cylinder 8). Further, the operating device 26 includes, for example, lever devices 26A to 26C for operating each of the boom 4 (boom cylinder 7), the bucket 6 (bucket cylinder 9), and the upper swing body 3 (swing hydraulic motor 2A) (FIG. 4). reference). Further, the operating device 26 includes, for example, a lever device and a pedal device for operating each of the pair of left and right crawlers (traveling hydraulic motors 1L, 1R) of the lower traveling body 1.
シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有し、２つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁３２は、２つの入口ポートのうちの一方が操作装置２６に接続され、他方が比例弁３１に接続される。シャトル弁３２の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている（詳細は、図４参照）。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、後述するコントローラ３０は、操作装置２６から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁３１から出力させることにより、オペレータによる操作装置２６の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、各種動作要素の動作を制御することができる。シャトル弁３２は、例えば、後述の如く、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲ，３２ＢＬ，３２ＢＲ，３２ＣＬ，３２ＣＲを含む。
The shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs the hydraulic oil having the higher pilot pressure of the pilot pressures input to the two inlet ports to the outlet port. In the shuttle valve 32, one of the two inlet ports is connected to the operating device 26 and the other is connected to the proportional valve 31. The outlet port of the shuttle valve 32 is connected through a pilot line to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 (see FIG. 4 for details). Therefore, the shuttle valve 32 can make the higher of the pilot pressure generated by the operating device 26 and the pilot pressure generated by the proportional valve 31 act on the pilot port of the corresponding control valve. That is, the controller 30, which will be described later, outputs a pilot pressure higher than the pilot pressure on the secondary side output from the operating device 26 from the proportional valve 31, so that the corresponding control is performed regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. It is possible to control the valve and control the operation of various operating elements. The shuttle valve 32 includes, for example, shuttle valves 32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, 32CR as described later.
尚、操作装置２６（左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、及び右走行レバー）は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置２６からの電気信号は、コントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ１７内の各制御弁１７１〜１７６を制御することにより、操作装置２６に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。例えば、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１〜１７６は、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ１５と各制御弁１７１〜１７６のパイロットポートとの間には、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。この場合、電気式の操作装置２６を用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、その操作量（例えば、レバー操作量）に対応する電気信号によって、当該電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置２６に対する操作内容に合わせて、各制御弁１７１〜１７６を動作させることができる。
The operating device 26 (left operating lever, right operating lever, left traveling lever, and right traveling lever) may be an electric type that outputs an electric signal instead of a hydraulic pilot type that outputs a pilot pressure. In this case, the electric signal from the operating device 26 is input to the controller 30, and the controller 30 controls each control valve 171 to 176 in the control valve 17 according to the input electric signal, whereby the operating device 30 is used. The operation of various hydraulic actuators according to the operation content with respect to 26 is realized. For example, the control valves 171 to 176 in the control valve 17 may be an electromagnetic solenoid type spool valve driven by a command from the controller 30. Further, for example, a solenoid valve that operates in response to an electric signal from the controller 30 may be arranged between the pilot pump 15 and the pilot ports of the control valves 171 to 176. In this case, when a manual operation using the electric operation device 26 is performed, the controller 30 controls the solenoid valve by an electric signal corresponding to the operation amount (for example, a lever operation amount) to increase or decrease the pilot pressure. By doing so, each control valve 171 to 176 can be operated according to the operation content for the operation device 26.
ショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、操作圧センサ２９と、比例弁３１と、表示装置４０と、入力装置４２と、音声出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、形状推定装置Ｓ１０と、測位装置ＰＳと、通信装置Ｔ１を含む。
The control system of the excavator 100 includes a controller 30, a discharge pressure sensor 28, an operating pressure sensor 29, a proportional valve 31, a display device 40, an input device 42, a voice output device 43, a storage device 47, and a boom. Includes an angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, an aircraft tilt sensor S4, a turning state sensor S5, an image pickup device S6, a shape estimation device S10, a positioning device PS, and a communication device T1. ..
コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。
The controller 30 (an example of a control device) is provided in the cabin 10, for example, and controls the drive of the shovel 100. The function of the controller 30 may be realized by any hardware, software, or a combination thereof. For example, the controller 30 is centered on a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device, various input / output interfaces, and the like. It is composed. The controller 30 realizes various functions by executing various programs stored in a ROM or a non-volatile auxiliary storage device on the CPU, for example.
例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。
For example, the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode or the like preset by a predetermined operation by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant speed.
また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。
Further, for example, the controller 30 outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14.
また、例えば、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。また、コントローラ３０は、後述する形状推定部６０を含む。
Further, for example, the controller 30 controls the machine guidance function for guiding the manual operation of the excavator 100 through the operating device 26 by the operator. Further, the controller 30 controls, for example, a machine control function that automatically supports the manual operation of the excavator 100 through the operating device 26 by the operator. That is, the controller 30 includes the machine guidance unit 50 as a functional unit related to the machine guidance function and the machine control function. Further, the controller 30 includes a shape estimation unit 60, which will be described later.
尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。
A part of the function of the controller 30 may be realized by another controller (control device). That is, the function of the controller 30 may be realized in a manner distributed by a plurality of controllers. For example, the machine guidance function and the machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。
The discharge pressure sensor 28 detects the discharge pressure of the main pump 14. The detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 28 is taken into the controller 30. The discharge pressure sensor 28 includes, for example, discharge pressure sensors 28L and 28R as described later.
操作圧センサ２９は、上述の如く、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素（即ち、油圧アクチュエータ）に関する操作状態（例えば、操作方向や操作量等の操作内容）に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ２９による操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。操作圧センサ２９は、例えば、後述の如く、操作圧センサ２９Ａ〜２９Ｃを含む。
As described above, the operating pressure sensor 29 has a pilot pressure on the secondary side of the operating device 26, that is, an operating state (for example, an operating direction, an operating amount, etc.) relating to each operating element (that is, a hydraulic actuator) in the operating device 26. The pilot pressure corresponding to the operation content) is detected. The detection signal of the pilot pressure corresponding to the operating state of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6 and the like in the operating device 26 by the operating pressure sensor 29 is taken into the controller 30. The operating pressure sensor 29 includes, for example, operating pressure sensors 29A to 29C as described later.
尚、操作圧センサ２９の代わりに、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置２６Ａ〜２６Ｃ等の操作量（傾倒量）や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。
Instead of the operating pressure sensor 29, it is possible to detect the operating amount (tilting amount) and tilting direction of other sensors capable of detecting the operating state of each operating element in the operating device 26, for example, the lever devices 26A to 26C. An encoder, a potentiometer, or the like may be provided.
比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更できるように構成される。比例弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６（具体的には、レバー装置２６Ａ〜２６Ｃ）が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁３１は、例えば、後述の如く、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。
The proportional valve 31 is provided in the pilot line connecting the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured so that the flow path area (cross-sectional area through which hydraulic oil can flow) can be changed. The proportional valve 31 operates in response to a control command input from the controller 30. As a result, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the proportional valve 31 and the proportional valve 31 even when the operating device 26 (specifically, the lever devices 26A to 26C) is not operated by the operator. It can be supplied to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32. The proportional valve 31 includes, for example, proportional valves 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, 31CR as described later.
表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。
The display device 40 is provided in a place in the cabin 10 that is easily visible to the seated operator, and displays various information images under the control of the controller 30. The display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as CAN (Controller Area Network), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.
入力装置４２は、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ〜２６Ｃのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The input device 42 is provided within reach of the seated operator in the cabin 10, receives various operation inputs by the operator, and outputs a signal corresponding to the operation input to the controller 30. The input device 42 includes a touch panel mounted on a display of a display device that displays various information images, a knob switch provided at the tip of a lever portion of the lever devices 26A to 26C, a button switch installed around the display device 40, and a lever. , Toggle, rotary dial, etc. The signal corresponding to the operation content for the input device 42 is taken into the controller 30.
音声出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、音声を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。
The voice output device 43 is provided in, for example, in the cabin 10, is connected to the controller 30, and outputs voice under the control of the controller 30. The audio output device 43 is, for example, a speaker, a buzzer, or the like. The voice output device 43 outputs various information by voice in response to a voice output command from the controller 30.
記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル１００のオペレータにより設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。
The storage device 47 is provided in the cabin 10, for example, and stores various information under the control of the controller 30. The storage device 47 is a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory. The storage device 47 may store information output by various devices during the operation of the shovel 100, or may store information acquired through the various devices before the operation of the shovel 100 is started. The storage device 47 may store data regarding a target construction surface acquired via, for example, a communication device T1 or the like, or set through an input device 42 or the like. The target construction surface may be set (saved) by the operator of the excavator 100, or may be set by the construction manager or the like.
ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The boom angle sensor S1 is attached to the boom 4, and the elevation angle of the boom 4 with respect to the upper swivel body 3 (hereinafter referred to as “boom angle”), for example, in a side view, the boom 4 is attached to the swivel plane of the upper swivel body 3. Detects the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends. The boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), and the like. Further, the boom angle sensor S1 may include a potentiometer using a variable resistor, a cylinder sensor for detecting the stroke amount of the hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, and the like. Hereinafter, the same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3. The detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30.
アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and the rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 (hereinafter referred to as “arm angle”), for example, the arm 5 with respect to a straight line connecting fulcrums at both ends of the boom 4 in a side view. Detects the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends of. The detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is taken into the controller 30.
バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と先端（刃先）とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6, and the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 (hereinafter referred to as “bucket angle”), for example, the bucket 6 with respect to a straight line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 in a side view. Detects the angle formed by the straight line connecting the fulcrum and the tip (blade edge). The detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is taken into the controller 30.
機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The airframe tilt sensor S4 detects the tilted state of the airframe (upper swivel body 3 or lower traveling body 1) with respect to a horizontal plane. The machine body tilt sensor S4 is attached to, for example, the upper swivel body 3, and is tilted around two axes in the front-rear direction and the left-right direction of the shovel 100 (that is, the upper swivel body 3) (hereinafter, “front-back tilt angle” and “left-right”. Tilt angle ") is detected. The airframe tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU, and the like. The detection signal corresponding to the tilt angle (front-back tilt angle and left-right tilt angle) by the machine body tilt sensor S4 is taken into the controller 30.
旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The turning state sensor S5 outputs detection information regarding the turning state of the upper turning body 3. The turning state sensor S5 detects, for example, the turning angular velocity and the turning angle of the upper turning body 3. The turning state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, and the like. The detection signal corresponding to the turning angle and the turning angular velocity of the upper turning body 3 by the turning state sensor S5 is taken into the controller 30.
第１空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像する。撮像装置Ｓ６は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。本実施形態では、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。撮像装置Ｓ６は、アタッチメントに取り付けられたアタッチメントカメラを含んでいてもよい。
The image pickup device S6 as the first space recognition device takes an image of the periphery of the excavator 100. The image pickup device S6 is, for example, a monocular camera having an image pickup element such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device 40. In the present embodiment, the image pickup apparatus S6 captures the front of the shovel 100, the camera S6F, the left side of the shovel 100, the right side of the shovel 100, and the rear side of the shovel 100. Includes camera S6B. The image pickup apparatus S6 may include an attachment camera attached to the attachment.
カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。
The camera S6F is mounted, for example, on the ceiling of the cabin 10, that is, inside the cabin 10. Further, the camera S6F may be attached to the outside of the cabin 10, such as the roof of the cabin 10 and the side surface of the boom 4. The camera S6L is attached to the left end of the upper surface of the upper swivel body 3, the camera S6R is attached to the right end of the upper surface of the upper swivel body 3, and the camera S6B is attached to the rear end of the upper surface of the upper swivel body 3.
撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。尚、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。
The image pickup apparatus S6 (cameras S6F, S6B, S6L, S6R) is, for example, a monocular wide-angle camera having a wide angle of view. Further, the image pickup device S6 may be a stereo camera, a distance image camera, or the like. The image captured by the image pickup device S6 is captured by the controller 30 via the display device 40. The image pickup apparatus S6 may be directly connected to the controller 30 so as to be communicable.
第１空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出し、種類を判別してもよい。そのため、物体検知装置としての撮像装置Ｓ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。
The image pickup device S6 as the first space recognition device may function as an object detection device. In this case, the image pickup apparatus S6 may detect an object existing around the shovel 100. The object to be detected may include, for example, a person, an animal, a vehicle, a construction machine, a building, a hole, or the like. Further, the image pickup apparatus S6 may calculate the distance from the image pickup apparatus S6 or the excavator 100 to the recognized object and determine the type. Therefore, the image pickup device S6 as an object detection device may include, for example, a stereo camera, a distance image sensor, and the like.
第１空間認識装置は、第１空間認識装置又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置Ｓ６に加えて、第１空間認識装置として、例えば、ＲＧＢ−Ｄセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、又は赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。第１空間認識装置としてＲＧＢ−Ｄセンサ、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に向けて発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。これらの物体検知装置が設けられる場合、撮像装置Ｓ６は省略されてもよい。
The first space recognition device may be configured to calculate the distance from the first space recognition device or the shovel 100 to the recognized object. Further, in addition to the image pickup device S6, another object detection device such as an RGB-D sensor, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, LIDAR, or an infrared sensor may be provided as the first space recognition device. When an RGB-D sensor, LIDAR, millimeter-wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, etc. are used as the first space recognition device, a large number of signals (laser light, etc.) are transmitted toward an object and reflected. By receiving the signal, the distance and direction of the object may be detected from the reflected signal. When these object detection devices are provided, the image pickup device S6 may be omitted.
第２空間認識装置としての形状推定装置Ｓ１０は、バケット６内に取り込まれている物の形状を推定できるように構成される。形状推定装置Ｓ１０は、例えば、１又は複数台のＬＩＤＡＲで構成され、取得した情報をコントローラ３０に向けて送信できるように構成される。但し、形状推定装置Ｓ１０は、ＲＧＢ−Ｄセンサ、ステレオカメラ、距離画像センサ、又は３次元レーザスキャナ等で構成されていてもよい。第２空間認識装置としてＲＧＢ−Ｄセンサ、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に向けて発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。本実施形態では、形状推定装置Ｓ１０は、アーム５の腹面に取り付けられた１台のＬＩＤＡＲで構成されている。但し、形状推定装置Ｓ１０は、アーム５の背面若しくは側面等、又は、ブーム４の腹面、側面、若しくは背面等、掘削アタッチメントＡＴの他の部分に取り付けられていてもよい。
The shape estimation device S10 as the second space recognition device is configured to be able to estimate the shape of the object taken in the bucket 6. The shape estimation device S10 is composed of, for example, one or a plurality of lidars, and is configured so that the acquired information can be transmitted to the controller 30. However, the shape estimation device S10 may be composed of an RGB-D sensor, a stereo camera, a range image sensor, a three-dimensional laser scanner, or the like. When an RGB-D sensor, LIDAR, millimeter-wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, etc. are used as the second space recognition device, a large number of signals (laser light, etc.) are transmitted toward the object and reflected. By receiving the signal, the distance and direction of the object may be detected from the reflected signal. In the present embodiment, the shape estimation device S10 is composed of one LIDAR attached to the ventral surface of the arm 5. However, the shape estimation device S10 may be attached to other parts of the excavation attachment AT, such as the back surface or side surface of the arm 5, or the ventral surface, side surface, or back surface of the boom 4.
ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９にはバケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。
A boom rod pressure sensor S7R and a boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7. An arm rod pressure sensor S8R and an arm bottom pressure sensor S8B are attached to the arm cylinder 8. A bucket rod pressure sensor S9R and a bucket bottom pressure sensor S9B are attached to the bucket cylinder 9. The boom rod pressure sensor S7R, boom bottom pressure sensor S7B, arm rod pressure sensor S8R, arm bottom pressure sensor S8B, bucket rod pressure sensor S9R and bucket bottom pressure sensor S9B are collectively also referred to as "cylinder pressure sensor".
ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。
The boom rod pressure sensor S7R detects the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as “boom rod pressure”), and the boom bottom pressure sensor S7B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as “boom rod pressure”). , "Boom bottom pressure") is detected. The arm rod pressure sensor S8R detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as “arm rod pressure”), and the arm bottom pressure sensor S8B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as “arm rod pressure”). , "Arm bottom pressure") is detected. The bucket rod pressure sensor S9R detects the pressure in the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as "bucket rod pressure"), and the bucket bottom pressure sensor S9B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as "bucket rod pressure"). , "Bucket bottom pressure") is detected.
測位装置ＰＳは、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置ＰＳは、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。また、測位装置ＰＳの機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。
The positioning device PS measures the position and orientation of the upper swivel body 3. The positioning device PS is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) compass, which detects the position and orientation of the upper swivel body 3, and the detection signal corresponding to the position and orientation of the upper swivel body 3 is taken into the controller 30. .. Further, among the functions of the positioning device PS, the function of detecting the direction of the upper swivel body 3 may be replaced by the directional sensor attached to the upper swivel body 3.
通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。
The communication device T1 communicates with an external device through a predetermined network including a mobile communication network having a base station as an end, a satellite communication network, an Internet network, and the like. The communication device T1 is, for example, a mobile communication module corresponding to a mobile communication standard such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), 5G (5th Generation), or satellite communication for connecting to a satellite communication network. Modules, etc.
マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置４０や音声出力装置４３等を通じて、オペレータに伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置４７に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そして、Ｚ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置４２を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してよい。バケット６の作業部位は、例えば、バケット６の爪先、バケット６の背面等である。また、エンドアタッチメントとして、バケット６の代わりに、例えば、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０、音声出力装置４３等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の操作をガイドする。
The machine guidance unit 50, for example, executes control of the excavator 100 regarding the machine guidance function. The machine guidance unit 50 conveys work information such as the distance between the target construction surface and the tip of the attachment, specifically, the work part of the end attachment, to the operator through the display device 40, the voice output device 43, or the like. .. The data regarding the target construction surface is stored in advance in the storage device 47, for example, as described above. The data regarding the target construction surface is represented by, for example, a reference coordinate system. The reference coordinate system is, for example, a world geodetic system. The world geodetic system has a three-dimensional orthogonality with the origin at the center of the earth, the X-axis in the direction of the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y-axis in the direction of 90 degrees east longitude, and the Z-axis in the direction of the North Pole. It is an XYZ coordinate system. The operator may set an arbitrary point on the construction site as a reference point, and set a target construction surface based on the relative positional relationship with the reference point through the input device 42. The working part of the bucket 6 is, for example, the toe of the bucket 6, the back surface of the bucket 6, and the like. Further, when a breaker is adopted instead of the bucket 6 as the end attachment, for example, the tip portion of the breaker corresponds to the working part. The machine guidance unit 50 notifies the operator of work information through the display device 40, the voice output device 43, and the like, and guides the operator to operate the shovel 100 through the operation device 26.
また、マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、オペレータが手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置とが一致するように、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。
Further, the machine guidance unit 50 executes control of the excavator 100 regarding the machine control function, for example. The machine guidance unit 50 is, for example, at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the target construction surface and the tip position of the bucket 6 coincide with each other when the operator manually performs the excavation operation. One may be operated automatically.
マシンガイダンス部５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、測位装置ＰＳ、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音声出力装置４３からの音声及び表示装置４０に表示される画像により、バケット６と目標施工面との間の距離の程度をオペレータに通知したり、アタッチメントの先端部（具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位）が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部５０は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部５１と、距離算出部５２と、情報伝達部５３と、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６と、を含む。
The machine guidance unit 50 receives information from the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine tilt sensor S4, the turning state sensor S5, the image pickup device S6, the positioning device PS, the communication device T1, the input device 42, and the like. get. Then, for example, the machine guidance unit 50 calculates the distance between the bucket 6 and the target construction surface based on the acquired information, and the bucket is based on the sound from the sound output device 43 and the image displayed on the display device 40. Notify the operator of the degree of distance between 6 and the target construction surface, and so that the tip of the attachment (specifically, the work part such as the toe or back of the bucket 6) matches the target construction surface. Automatically control the operation of attachments. The machine guidance unit 50 has a position calculation unit 51, a distance calculation unit 52, an information transmission unit 53, an automatic control unit 54, and a turning angle calculation unit 55 as detailed functional configurations related to the machine guidance function and the machine control function. And the relative angle calculation unit 56.
位置算出部５１は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部５１は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部５１は、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれの俯仰角度（ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度）からバケット６の作業部位の座標点を算出する。
The position calculation unit 51 calculates the position of a predetermined positioning target. For example, the position calculation unit 51 calculates the coordinate points in the reference coordinate system of the tip portion of the attachment, specifically, the work portion such as the toe or the back surface of the bucket 6. Specifically, the position calculation unit 51 calculates the coordinate points of the working portion of the bucket 6 from the elevation angles (boom angle, arm angle, and bucket angle) of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6.
距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部５２は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部５２は、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度（相対角度）を算出してもよい。
The distance calculation unit 52 calculates the distance between two positioning targets. For example, the distance calculation unit 52 calculates the distance between the tip of the attachment, specifically, the work site such as the toe or the back surface of the bucket 6 and the target construction surface. Further, the distance calculation unit 52 may calculate an angle (relative angle) between the back surface of the bucket 6 as a work site and the target construction surface.
情報伝達部５３は、表示装置４０や音声出力装置４３等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル１００のオペレータに伝達（通知）する。情報伝達部５３は、距離算出部５２により算出された各種距離等の大きさ（程度）をショベル１００のオペレータに通知する。例えば、表示装置４０による視覚情報及び音声出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の先端部と目標施工面との間の距離（の大きさ）をオペレータに伝える。また、情報伝達部５３は、表示装置４０による視覚情報及び音声出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度（の大きさ）をオペレータに伝えてもよい。
The information transmission unit 53 transmits (notifies) various information to the operator of the excavator 100 through a predetermined notification means such as the display device 40 and the voice output device 43. The information transmission unit 53 notifies the operator of the excavator 100 of the magnitude (degree) of various distances and the like calculated by the distance calculation unit 52. For example, using at least one of the visual information by the display device 40 and the auditory information by the audio output device 43, the distance (magnitude) between the tip end portion of the bucket 6 and the target construction surface is transmitted to the operator. Further, the information transmission unit 53 uses at least one of the visual information by the display device 40 and the auditory information by the audio output device 43, and the relative angle (large) between the back surface of the bucket 6 as a work site and the target construction surface. You may tell the operator.
具体的には、情報伝達部５３は、音声出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離（例えば、鉛直距離）の大きさをオペレータに伝える。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の感覚を長くしてよい。また、情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の先端部が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音声出力装置４３を通じて警報を発してもよい。当該警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。
Specifically, the information transmission unit 53 informs the operator of the magnitude of the distance (for example, a vertical distance) between the work site of the bucket 6 and the target construction surface by using the intermittent sound generated by the voice output device 43. In this case, the information transmission unit 53 may shorten the interval between intermittent sounds as the vertical distance becomes smaller, and lengthen the sensation of intermittent sounds as the vertical distance increases. Further, the information transmission unit 53 may use continuous sound, and may express the difference in the magnitude of the vertical distance while changing the pitch, strength, and the like of the sound. Further, the information transmission unit 53 may issue an alarm through the voice output device 43 when the tip end portion of the bucket 6 is at a position lower than the target construction surface, that is, when the target construction surface is exceeded. The alarm is, for example, a continuous sound that is significantly louder than an intermittent sound.
また、情報伝達部５３は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット６の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、コントローラ３０による制御下で、例えば、撮像装置Ｓ６から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を表示する。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさをオペレータに伝えるようにしてもよい。
Further, the information transmission unit 53 is the tip of the attachment, specifically, the size of the distance between the work part of the bucket 6 and the target construction surface, and the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target construction surface. The size and the like may be displayed on the display device 40 as work information. Under the control of the controller 30, the display device 40 displays, for example, the work information received from the information transmission unit 53 together with the image data received from the image pickup device S6. The information transmission unit 53 may transmit the magnitude of the vertical distance to the operator by using, for example, an image of an analog meter, an image of a bar graph indicator, or the like.
自動制御部５４は、アクチュエータを自動的に動作させることでオペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部５４は、後述の如く、複数の油圧アクチュエータ（具体的には、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、及びバケットシリンダ９）に対応する制御弁（具体的には、制御弁１７３、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒ、及び制御弁１７４）に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部５４は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部５４によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置４２に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣ（Machine Control）スイッチ」）であり、ノブスイッチとして操作装置２６（例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置）のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。以下、ＭＣスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。
The automatic control unit 54 automatically supports the manual operation of the shovel 100 through the operating device 26 by the operator by automatically operating the actuator. Specifically, the automatic control unit 54 is a control valve (specifically, specifically, a control valve corresponding to a plurality of hydraulic actuators (specifically, a swing hydraulic motor 2A, a boom cylinder 7, and a bucket cylinder 9), as described later. The pilot pressure acting on the control valve 173, the control valves 175L, 175R, and the control valve 174) can be adjusted individually and automatically. As a result, the automatic control unit 54 can automatically operate each hydraulic actuator. The control related to the machine control function by the automatic control unit 54 may be executed, for example, when a predetermined switch included in the input device 42 is pressed. The predetermined switch is, for example, a machine control switch (hereinafter, “MC (Machine Control) switch”), and is a grip portion by an operator of an operating device 26 (for example, a lever device corresponding to the operation of the arm 5) as a knob switch. It may be arranged at the tip of. Hereinafter, the explanation will proceed on the premise that the machine control function is effective when the MC switch is pressed.
例えば、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ８の動作に合わせて、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部５４は、オペレータが手動でアーム５の閉じ操作（以下、「アーム閉じ操作」）を行っている場合に、目標施工面とバケット６の爪先や背面等の作業部位の位置とが一致するようにブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット６の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。
For example, when the MC switch or the like is pressed, the automatic control unit 54 automatically switches at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 in accordance with the operation of the arm cylinder 8 in order to support the excavation work and the shaping work. Expand and contract. Specifically, when the operator manually closes the arm 5 (hereinafter, “arm closing operation”), the automatic control unit 54 has a target construction surface and a work part such as a toe or a back surface of the bucket 6. At least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 is automatically expanded and contracted so as to match the position of. In this case, the operator can close the arm 5 while aligning the toes of the bucket 6 with the target construction surface by simply operating the lever device corresponding to the operation of the arm 5, for example.
また、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体３を目標施工面に正対させるために旋回油圧モータ２Ａ（アクチュエータの一例）を自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ３０（自動制御部５４）による上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する。これにより、オペレータ等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置２６Ｃを操作するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。また、オペレータは、ＭＣスイッチを押下するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させ且つ上述の目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。
Further, the automatic control unit 54 may automatically rotate the swing hydraulic motor 2A (an example of an actuator) in order to make the upper swing body 3 face the target construction surface when the MC switch or the like is pressed. .. Hereinafter, the control by the controller 30 (automatic control unit 54) to make the upper swing body 3 face the target construction surface is referred to as "face-to-face control". As a result, the operator or the like can target the upper swivel body 3 by simply pressing a predetermined switch or by operating the lever device 26C described later corresponding to the swivel operation while the switch is pressed. It can be made to face the surface. Further, the operator can make the upper swivel body 3 face the target construction surface and start the machine control function related to the excavation work of the target construction surface described above by simply pressing the MC switch.
例えば、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部（例えば、バケット６の作業部位としての爪先や背面等）を目標施工面（上り法面ＢＳ）の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、ショベル１００の旋回平面に鉛直なアタッチメントの稼動面（アタッチメント稼動面）が、丁張りに対応する目標施工面の法線を含む状態（換言すれば、当該法線に沿う状態）である。
For example, when the upper swing body 3 of the excavator 100 faces the target construction surface, the tip of the attachment (for example, the toe or the back surface of the bucket 6 as a work part) is set to the target construction surface (for example, according to the operation of the attachment). It is in a state where it can be moved along the inclination direction of the ascending slope BS). Specifically, in the state where the upper swivel body 3 of the excavator 100 faces the target construction surface, the operating surface of the attachment (attachment operating surface) vertical to the swivel plane of the excavator 100 corresponds to the target construction. It is a state including the normal of the surface (in other words, a state along the normal).
ショベル１００のアタッチメント稼動面が丁張りに対応する目標施工面の法線を含む状態にない場合、アタッチメントの先端部は、目標施工面を傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル１００は、目標施工面を適切に施工できない。これに対して、自動制御部５４は、自動的に旋回油圧モータ２Ａを回転させることで、上部旋回体３を正対させることができる。これにより、ショベル１００は、目標施工面を適切に施工することができる。
If the attachment working surface of the excavator 100 does not include the normal of the target construction surface corresponding to the tension, the tip of the attachment cannot move the target construction surface in the inclined direction. Therefore, as a result, the excavator 100 cannot properly construct the target construction surface. On the other hand, the automatic control unit 54 can automatically rotate the swing hydraulic motor 2A to face the upper swing body 3. As a result, the excavator 100 can appropriately construct the target construction surface.
自動制御部５４は、正対制御において、例えば、バケット６の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離（以下、単に「左端鉛直距離」）と、バケット６の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離（以下、単に「右端鉛直距離」）とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合（即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合）ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断してもよい。
In face-to-face control, the automatic control unit 54 determines, for example, the leftmost vertical distance between the leftmost coordinate point of the toe of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter, simply "leftmost vertical distance") and the tongue of the bucket 6. When the rightmost vertical distance between the rightmost coordinate point and the target construction surface (hereinafter, simply "rightmost vertical distance") becomes equal, it is judged that the excavator faces the target construction surface. Further, the automatic control unit 54 is not when the leftmost vertical distance and the rightmost vertical distance are equal (that is, when the difference between the leftmost vertical distance and the rightmost vertical distance becomes zero), but the difference is not more than a predetermined value. When becomes, it may be determined that the excavator 100 faces the target construction surface.
また、自動制御部５４は、正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ２Ａを動作させてもよい。具体的には、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向にレバー装置２６Ｃが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面ＢＳ）との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置２６Ｃが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行しない。一方で、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面ＢＳ）との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ２Ａを動作させることができる。その後、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ２Ａを停止させる。また、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度（具体的には、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づく検出値）との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ２Ａの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度である。
Further, the automatic control unit 54 may operate the swing hydraulic motor 2A based on, for example, the difference between the leftmost vertical distance and the rightmost vertical distance in the face-to-face control. Specifically, when the lever device 26C corresponding to the turning operation is operated while a predetermined switch such as an MC switch is pressed, the lever device 26C moves in a direction in which the upper turning body 3 faces the target construction surface. Determine if it has been manipulated. For example, when the lever device 26C is operated in the direction in which the vertical distance between the toe of the bucket 6 and the target construction surface (uphill slope BS) increases, the automatic control unit 54 does not execute the face-to-face control. On the other hand, when the turning operation lever is operated in the direction in which the vertical distance between the toe of the bucket 6 and the target construction surface (uphill slope BS) becomes small, the automatic control unit 54 executes face-to-face control. As a result, the automatic control unit 54 can operate the swing hydraulic motor 2A so that the difference between the leftmost vertical distance and the rightmost vertical distance becomes small. After that, when the difference becomes equal to or less than a predetermined value or becomes zero, the automatic control unit 54 stops the swing hydraulic motor 2A. Further, the automatic control unit 54 sets a turning angle at which the difference is equal to or less than a predetermined value or becomes zero as a target angle, and is based on the target angle and the current turning angle (specifically, the detection signal of the turning state sensor S5). The operation of the swing hydraulic motor 2A may be controlled so that the angle difference from the detected value) becomes zero. In this case, the turning angle is, for example, the angle of the front-rear axis of the upper turning body 3 with respect to the reference direction.
尚、上述の如く、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、旋回用電動機がショベル１００に搭載される場合、自動制御部５４は、旋回用電動機（アクチュエータの一例）を制御対象として、正対制御を行う。
As described above, when the swivel motor is mounted on the excavator 100 instead of the swivel hydraulic motor 2A, the automatic control unit 54 performs face-to-face control with the swivel motor (an example of an actuator) as a control target. ..
旋回角度算出部５５は、上部旋回体３の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部５５は、例えば、測位装置ＰＳに含まれるＧＮＳＳコンパスの出力信号に基づき、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度を旋回角度として算出する。また、旋回角度算出部５５は、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づき、旋回角度を算出してもよい。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部５５は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。
The turning angle calculation unit 55 calculates the turning angle of the upper turning body 3. This allows the controller 30 to identify the current orientation of the upper swing body 3. The turning angle calculation unit 55 calculates, for example, the angle of the front-rear axis of the upper turning body 3 with respect to the reference direction as the turning angle based on the output signal of the GNSS compass included in the positioning device PS. Further, the turning angle calculation unit 55 may calculate the turning angle based on the detection signal of the turning state sensor S5. Further, when the reference point is set at the construction site, the turning angle calculation unit 55 may use the direction in which the reference point is viewed from the turning axis as the reference direction.
旋回角度は、基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向を示す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ３０（マシンガイダンス部５０）は、例えば、アタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含んでいると判断した場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対していると判断する。
The turning angle indicates the direction in which the attachment operating surface extends with respect to the reference direction. The attachment operating surface is, for example, a virtual plane that vertically traverses the attachment, and is arranged so as to be perpendicular to the turning plane. The swivel plane is, for example, a virtual plane including the bottom surface of the swivel frame perpendicular to the swivel axis. The controller 30 (machine guidance unit 50) determines, for example, that the upper swivel body 3 faces the target construction surface when it is determined that the attachment operating surface includes the normal of the target construction surface.
相対角度算出部５６は、上部旋回体３を目標施工面に正対させるために必要な旋回角度（相対角度）を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体３を目標施工面に正対させたときの上部旋回体３の前後軸の方向と、上部旋回体３の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部５６は、例えば、記憶装置４７に記憶されている目標施工面に関するデータと、旋回角度算出部５５により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。
The relative angle calculation unit 56 calculates the turning angle (relative angle) required for the upper turning body 3 to face the target construction surface. The relative angle is formed, for example, between the direction of the front-rear axis of the upper swivel body 3 when the upper swivel body 3 faces the target construction surface and the current direction of the front-rear axis of the upper swivel body 3. Relative angle. The relative angle calculation unit 56 calculates the relative angle based on, for example, the data regarding the target construction surface stored in the storage device 47 and the turning angle calculated by the turning angle calculation unit 55.
自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。自動制御部５４は、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部５６により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部５４は、レバー装置２６Ｃが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体３が目標施工面に正対したと判断し、旋回油圧モータ２Ａの動きを停止させてよい。これにより、自動制御部５４は、図２に示す構成を前提として、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。上記正対制御の実施例では目標施工面に対する正対制御の事例を示したが、これに限られることはない。例えば、仮置きの土砂をダンプトラックに積み込む際の掬い取り動作においても、目標体積に相当する目標掘削軌道を生成し、目標掘削軌道に対してアタッチメントが向かい合うように旋回動作の正対制御をおこなってもよい。この場合、掬い取り動作の都度、目標掘削軌道は変更される。このため、ダンプトラックへの排土後は、新たに変更された目標掘削軌道に対して正対制御される。
When the lever device 26C corresponding to the turning operation is operated while a predetermined switch such as the MC switch is pressed, the automatic control unit 54 is turned in the direction in which the upper turning body 3 faces the target construction surface. Judge whether or not. When the automatic control unit 54 determines that the upper swivel body 3 has been swiveled in the direction facing the target construction surface, the automatic control unit 54 sets the relative angle calculated by the relative angle calculation unit 56 as the target angle. Then, when the change in the turning angle after the lever device 26C is operated reaches the target angle, the automatic control unit 54 determines that the upper turning body 3 faces the target construction surface, and the turning hydraulic motor 2A. You may stop the movement. As a result, the automatic control unit 54 can make the upper swivel body 3 face the target construction surface on the premise of the configuration shown in FIG. In the above-mentioned embodiment of face-to-face control, an example of face-to-face control with respect to the target construction surface is shown, but the present invention is not limited to this. For example, even in the scooping operation when loading temporarily placed earth and sand into a dump truck, a target excavation track corresponding to the target volume is generated, and the facing control of the turning operation is performed so that the attachment faces the target excavation track. You may. In this case, the target excavation track is changed each time the scooping operation is performed. Therefore, after excavation to the dump truck, it is directly controlled against the newly changed target excavation track.
また、旋回油圧モータ２Ａは、第１ポート２Ａ１及び第２ポート２Ａ２を有している。油圧センサ２１は、旋回油圧モータ２Ａの第１ポート２Ａ１の作動油の圧力を検出する。油圧センサ２２は、旋回油圧モータ２Ａの第２ポート２Ａ２の作動油の圧力を検出する。油圧センサ２１，２２により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
Further, the swing hydraulic motor 2A has a first port 2A1 and a second port 2A2. The hydraulic sensor 21 detects the pressure of the hydraulic oil in the first port 2A1 of the swivel hydraulic motor 2A. The hydraulic sensor 22 detects the pressure of the hydraulic oil in the second port 2A2 of the swivel hydraulic motor 2A. The detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the hydraulic sensors 21 and 22 is taken into the controller 30.
また、第１ポート２Ａ１は、リリーフ弁２３を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁２３は、第１ポート２Ａ１側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第１ポート２Ａ１側の作動油を作動油タンクに排出する。同様に、第２ポート２Ａ２は、リリーフ弁２４を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁２４は、第２ポート２Ａ２側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第２ポート２Ａ２側の作動油を作動油タンクに排出する。
Further, the first port 2A1 is connected to the hydraulic oil tank via the relief valve 23. The relief valve 23 opens when the pressure on the first port 2A1 side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the first port 2A1 side to the hydraulic oil tank. Similarly, the second port 2A2 is connected to the hydraulic oil tank via the relief valve 24. The relief valve 24 opens when the pressure on the second port 2A2 side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the second port 2A2 side to the hydraulic oil tank.
［ショベルの油圧システム］
次に、図３を参照して、ショベル１００の油圧システムについて説明する。図３は、ショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。
[Excavator hydraulic system]
Next, the hydraulic system of the excavator 100 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the hydraulic system of the excavator 100.
尚、図３において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図２等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
In FIG. 3, the mechanical power system, the hydraulic oil line, the pilot line, and the electric control system are shown by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively, as in the case of FIG.
当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン１１により駆動されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ、パラレル油路Ｃ２Ｌ，Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
The hydraulic system realized by the hydraulic circuit circulates hydraulic oil from the main pumps 14L and 14R driven by the engine 11 to the hydraulic oil tank via the center bypass oil passages C1L and C1R and the parallel oil passages C2L and C2R. Let me.
センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。
The center bypass oil passage C1L starts from the main pump 14L, passes through the control valves 171, 173, 175L, and 176L arranged in the control valve 17 in order, and reaches the hydraulic oil tank.
センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。
The center bypass oil passage C1R starts from the main pump 14R, passes through the control valves 172, 174, 175R, and 176R arranged in the control valve 17 in order, and reaches the hydraulic oil tank.
制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。
The control valve 171 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the traveling hydraulic motor 1L and discharges the hydraulic oil discharged from the traveling hydraulic motor 1L to the hydraulic oil tank.
制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valve 172 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the traveling hydraulic motor 1R and discharges the hydraulic oil discharged from the traveling hydraulic motor 1R to the hydraulic oil tank.
制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valve 173 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the turning hydraulic motor 2A and discharges the hydraulic oil discharged by the turning hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank.
制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valve 174 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and discharges the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.
制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valves 175L and 175R are spool valves that supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank, respectively.
制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出させる。
The control valves 176L and 176R supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the arm cylinder 8 and discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.
制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。
The control valves 171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, and 176R adjust the flow rate of the hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic actuator according to the pilot pressure acting on the pilot port, and the flow direction, respectively. To switch.
パラレル油路Ｃ２Ｌは、センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
The parallel oil passage C2L supplies the hydraulic oil of the main pump 14L to the control valves 171, 173, 175L, and 176L in parallel with the center bypass oil passage C1L. Specifically, the parallel oil passage C2L branches from the center bypass oil passage C1L on the upstream side of the control valve 171 and supplies the hydraulic oil of the main pump 14L in parallel with the control valves 171, 173, 175L, and 176R, respectively. Possible to be configured. As a result, the parallel oil passage C2L supplies the hydraulic oil to the control valve further downstream when the flow of the hydraulic oil through the center bypass oil passage C1L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, and 175L. can.
パラレル油路Ｃ２Ｒは、センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
The parallel oil passage C2R supplies the hydraulic oil of the main pump 14R to the control valves 172, 174, 175R and 176R in parallel with the center bypass oil passage C1R. Specifically, the parallel oil passage C2R branches from the center bypass oil passage C1R on the upstream side of the control valve 172, and supplies hydraulic oil for the main pump 14R in parallel with the control valves 172, 174, 175R, and 176R, respectively. Possible to be configured. The parallel oil passage C2R can supply the hydraulic oil to the control valve further downstream when the flow of the hydraulic oil through the center bypass oil passage C1R is restricted or blocked by any of the control valves 172, 174, 175R.
レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０による制御下で、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。
The regulators 13L and 13R adjust the discharge amount of the main pumps 14L and 14R by adjusting the tilt angle of the swash plate of the main pumps 14L and 14R, respectively, under the control of the controller 30.
吐出圧センサ２８Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。
The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the main pump 14L, and the detection signal corresponding to the detected discharge pressure is taken into the controller 30. The same applies to the discharge pressure sensor 28R. As a result, the controller 30 can control the regulators 13L and 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L and 14R.
センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、絞り１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、絞り１８Ｌ，１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧を発生させる。
In the center bypass oil passages C1L and C1R, throttles 18L and 18R are provided between each of the most downstream control valves 176L and 176R and the hydraulic oil tank. As a result, the flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R is limited by the throttles 18L and 18R. Then, the diaphragms 18L and 18R generate a control pressure for controlling the regulators 13L and 13R.
制御圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、制御圧を検出し、検出された制御圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
The control pressure sensors 19L and 19R detect the control pressure, and the detection signal corresponding to the detected control pressure is taken into the controller 30.
コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。
The controller 30 may control the regulators 13L and 13R according to the discharge pressure of the main pumps 14L and 14R detected by the discharge pressure sensors 28L and 28R, and adjust the discharge amount of the main pumps 14L and 14R. For example, the controller 30 may reduce the discharge amount by controlling the regulator 13L in response to the increase in the discharge pressure of the main pump 14L and adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14L. The same applies to the regulator 13R. As a result, the controller 30 controls the total horsepower of the main pumps 14L and 14R so that the absorbed horsepower of the main pumps 14L and 14R, which is represented by the product of the discharge pressure and the discharge amount, does not exceed the output horsepower of the engine 11. be able to.
また、コントローラ３０は、制御圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出される制御圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、制御圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を減少させ、制御圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させる。
Further, the controller 30 may adjust the discharge amount of the main pumps 14L and 14R by controlling the regulators 13L and 13R according to the control pressure detected by the control pressure sensors 19L and 19R. For example, the controller 30 reduces the discharge amount of the main pumps 14L and 14R as the control pressure is larger, and increases the discharge amount of the main pumps 14L and 14R as the control pressure is smaller.
具体的には、ショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態（図３に示す状態）の場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通って絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。
Specifically, in the standby state (state shown in FIG. 3) in which none of the hydraulic actuators in the excavator 100 is operated, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R passes through the center bypass oil passages C1L and C1R. It passes through to reach the apertures 18L and 18R. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R increases the control pressure generated upstream of the throttles 18L and 18R. As a result, the controller 30 reduces the discharge amount of the main pumps 14L and 14R to the allowable minimum discharge amount, and suppresses the pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass oil passages C1L and C1R. ..
一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置２６を通じて操作された場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。
On the other hand, when any of the hydraulic actuators is operated through the operating device 26, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R is sent to the hydraulic actuator to be operated via the control valve corresponding to the hydraulic actuator to be operated. It flows in. Then, the flow of the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R reduces or eliminates the amount reaching the throttles 18L and 18R, and lowers the control pressure generated upstream of the throttles 18L and 18R. As a result, the controller 30 can increase the discharge amount of the main pumps 14L and 14R, circulate sufficient hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated, and reliably drive the hydraulic actuator to be operated.
［ショベルのマシンコントロール機能に関する構成の詳細］
次に、図４を参照して、ショベル１００のマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。
[Details of the configuration related to the machine control function of the excavator]
Next, with reference to FIG. 4, the details of the configuration regarding the machine control function of the excavator 100 will be described.
図４は、ショベル１００の油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。具体的には、図４（Ａ）は、ブームシリンダ７を油圧制御する制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒにパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図４（Ｂ）は、バケットシリンダ９を油圧制御する制御弁１７４にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図４（Ｃ）は、旋回油圧モータ２Ａを油圧制御する制御弁１７３にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a component related to an operation system in the hydraulic system of the excavator 100. Specifically, FIG. 4A is a diagram showing an example of a pilot circuit in which a pilot pressure is applied to the control valves 175L and 175R that hydraulically control the boom cylinder 7. Further, FIG. 4B is a diagram showing an example of a pilot circuit in which a pilot pressure is applied to a control valve 174 that hydraulically controls the bucket cylinder 9. Further, FIG. 4C is a diagram showing an example of a pilot circuit in which a pilot pressure is applied to a control valve 173 that hydraulically controls the swing hydraulic motor 2A.
また、例えば、図４（Ａ）に示すように、レバー装置２６Ａは、オペレータ等がブーム４に対応するブームシリンダ７を操作するために用いられる。レバー装置２６Ａは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
Further, for example, as shown in FIG. 4A, the lever device 26A is used by an operator or the like to operate the boom cylinder 7 corresponding to the boom 4. The lever device 26A uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the operation content to the secondary side.
シャトル弁３２ＡＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム４の上げ方向の操作（以下、「ブーム上げ操作」）に対応するレバー装置２６Ａの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＡＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに接続される。
In the shuttle valve 32AL, the two inlet ports have the pilot line on the secondary side of the lever device 26A corresponding to the operation in the raising direction of the boom 4 (hereinafter referred to as “boom raising operation”) and the secondary of the proportional valve 31AL, respectively. It is connected to the pilot line on the side and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 175L and the pilot port on the left side of the control valve 175R.
シャトル弁３２ＡＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム４の下げ方向の操作（以下、「ブーム下げ操作」）に対応するレバー装置２６Ａの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＡＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに接続される。
In the shuttle valve 32AR, the two inlet ports have the pilot line on the secondary side of the lever device 26A corresponding to the operation in the lowering direction of the boom 4 (hereinafter referred to as “boom lowering operation”) and the secondary of the proportional valve 31AR, respectively. It is connected to the pilot line on the side and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 175R.
つまり、レバー装置２６Ａは、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲを介して、操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ａは、ブーム上げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ａは、ブーム下げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用させる。
That is, the lever device 26A exerts a pilot pressure according to the operation content (for example, the operation direction and the operation amount) on the pilot ports of the control valves 175L and 175R via the shuttle valves 32AL and 32AR. Specifically, the lever device 26A outputs the pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32AL when the boom is raised, and the right side of the control valve 175L via the shuttle valve 32AL. It acts on the pilot port of the above and the pilot port on the left side of the control valve 175R. Further, when the boom lowering operation is performed, the lever device 26A outputs the pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32AR, and the pilot port on the right side of the control valve 175R via the shuttle valve 32AR. To act on.
比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＬは、シャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
The proportional valve 31AL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31AL utilizes the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other inlet port of the shuttle valve 32AL. Thereby, the proportional valve 31AL can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 175L and the pilot port on the left side of the control valve 175R via the shuttle valve 32AL.
比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＲは、シャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
The proportional valve 31AR operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31AR uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other inlet port of the shuttle valve 32AR. Thereby, the proportional valve 31AR can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 175R via the shuttle valve 32AR.
つまり、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、レバー装置２６Ａの操作状態に依らず、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
That is, the proportional valves 31AL and 31AR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valves 175L and 175R can be stopped at an arbitrary valve position regardless of the operating state of the lever device 26A.
比例弁３３ＡＬは、比例弁３１ＡＬと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＡＬは、操作装置２６とシャトル弁３２ＡＬとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＡＬを介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
The proportional valve 33AL functions as a machine control control valve in the same manner as the proportional valve 31AL. The proportional valve 33AL is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32AL, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed. In the present embodiment, the proportional valve 33AL operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then passes the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32AL. Can be supplied to the pilot port of.
同様に、比例弁３３ＡＲは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＡＲは、操作装置２６とシャトル弁３２ＡＲとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＡＲを介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
Similarly, the proportional valve 33AR functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33AR is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32AR, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed. In the present embodiment, the proportional valve 33AR operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then passes the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32AR. Can be supplied to the pilot port of.
操作圧センサ２９Ａは、オペレータによるレバー装置２６Ａに対する操作内容を圧力（操作圧）の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ａに対する操作内容を把握できる。
The operating pressure sensor 29A detects the operation content of the lever device 26A by the operator in the form of pressure (operating pressure), and the detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. As a result, the controller 30 can grasp the operation content for the lever device 26A.
コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ａに対するブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ａに対するブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給できる。即ち、コントローラ３０は、ブーム４の上げ下げの動作を自動制御することができる。また、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
The controller 30 controls the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the right side of the control valve 175L via the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL, regardless of the boom raising operation for the lever device 26A by the operator. It can be supplied to the pilot port on the left side of the valve 175R. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the right side of the control valve 175R via the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR, regardless of the boom lowering operation of the lever device 26A by the operator. Can be supplied to. That is, the controller 30 can automatically control the raising and lowering operation of the boom 4. Further, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 even when the operation is performed on the specific operating device 26.
比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５からレバー装置２６Ａ、比例弁３３ＡＬ、及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５からレバー装置２６Ａ、比例弁３３ＡＲ、及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁３３ＡＬ、３３ＡＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
The proportional valve 33AL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right side pilot port of the control valve 175L and the left side pilot port of the control valve 175R via the lever device 26A, the proportional valve 33AL, and the shuttle valve 32AL is reduced. The proportional valve 33AR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure due to the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the lever device 26A, the proportional valve 33AR, and the shuttle valve 32AR is reduced. The proportional valves 33AL and 33AR can adjust the pilot pressure so that the control valves 175L and 175R can be stopped at any valve position.
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁１７５の上げ側のパイロットポート（制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの右側パイロットポート）に作用するパイロット圧を減圧し、ブーム４の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるブーム下げ操作が行われているときにブーム４の下げ動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
With this configuration, the controller 30 can use the pilot port on the raising side of the control valve 175 (the left pilot port and the control valve of the control valve 175L) as necessary even when the boom raising operation is performed by the operator. The pilot pressure acting on the right side pilot port of 175R) can be reduced to forcibly stop the closing operation of the boom 4. The same applies to the case where the lowering operation of the boom 4 is forcibly stopped while the boom lowering operation is being performed by the operator.
或いは、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁３１ＡＲを制御し、制御弁１７５の上げ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７５の下げ側のパイロットポート（制御弁１７５Ｒの右側パイロットポート）に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁１７５を強制的に中立位置に戻すことで、ブーム４の上げ動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁３３ＡＬは省略されてもよい。操作者によるブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の下げ動作を強制的に停止させる場合についても同様である。すなわち、比例弁３３ＡＬ、３３ＡＲは省略されてもよい。
Alternatively, the controller 30 controls the proportional valve 31AR as necessary even when the boom raising operation is performed by the operator, and is on the opposite side of the pilot port on the raising side of the control valve 175. By increasing the pilot pressure acting on the pilot port on the lower side of the control valve 175 (the pilot port on the right side of the control valve 175R) and forcibly returning the control valve 175 to the neutral position, the boom 4 raising operation is forcibly performed. You may stop it. In this case, the proportional valve 33AL may be omitted. The same applies to the case where the lowering operation of the boom 4 is forcibly stopped when the boom lowering operation is performed by the operator. That is, the proportional valves 33AL and 33AR may be omitted.
図４（Ｂ）に示すように、レバー装置２６Ｂは、オペレータ等がバケット６に対応するバケットシリンダ９を操作するために用いられる。レバー装置２６Ｂは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
As shown in FIG. 4B, the lever device 26B is used by an operator or the like to operate the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket 6. The lever device 26B uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the operation content to the secondary side.
シャトル弁３２ＢＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット６の閉じ方向の操作（以下、「バケット閉じ操作」）に対応するレバー装置２６Ｂの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＢＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７４の左側のパイロットポートに接続される。
In the shuttle valve 32BL, the two inlet ports have the pilot line on the secondary side of the lever device 26B corresponding to the operation in the closing direction of the bucket 6 (hereinafter, “bucket closing operation”) and the secondary of the proportional valve 31BL, respectively. It is connected to the pilot line on the side and the outlet port is connected to the pilot port on the left side of the control valve 174.
シャトル弁３２ＢＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット６の開き方向の操作（以下、「バケット開き操作」）に対応するレバー装置２６Ｂの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＢＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７４の右側のパイロットポートに接続される。
In the shuttle valve 32BR, the two inlet ports have the pilot line on the secondary side of the lever device 26B corresponding to the operation in the opening direction of the bucket 6 (hereinafter referred to as “bucket opening operation”) and the secondary of the proportional valve 31BR, respectively. It is connected to the pilot line on the side and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 174.
つまり、レバー装置２６Ｂは、シャトル弁３２ＢＬ，３２ＢＲを介して、操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ｂは、バケット閉じ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ｂは、バケット開き操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用させる。
That is, the lever device 26B exerts a pilot pressure according to the operation content on the pilot port of the control valve 174 via the shuttle valves 32BL and 32BR. Specifically, when the bucket is closed, the lever device 26B outputs a pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32BL, and via the shuttle valve 32BL, the left side of the control valve 174. Act on the pilot port of. Further, when the bucket opening operation is performed, the lever device 26B outputs the pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32BR, and the pilot port on the right side of the control valve 174 via the shuttle valve 32BR. To act on.
比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＬは、シャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
The proportional valve 31BL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31BL utilizes the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output a pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32BL. Thereby, the proportional valve 31BL can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the control valve 174 via the shuttle valve 32BL.
比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＲは、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
The proportional valve 31BR operates according to the control current output by the controller 30. Specifically, the proportional valve 31BR uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output a pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32BR. Thereby, the proportional valve 31BR can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 174 via the shuttle valve 32BR.
つまり、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂの操作状態に依らず、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
That is, the proportional valves 31BL and 31BR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valve 174 can be stopped at an arbitrary valve position regardless of the operating state of the lever device 26B.
比例弁３３ＢＬは、比例弁３１ＢＬと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＢＬは、操作装置２６とシャトル弁３２ＢＬとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３ＢＬは、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＢＬを介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
The proportional valve 33BL functions as a machine control control valve in the same manner as the proportional valve 31BL. The proportional valve 33BL is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32BL, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed. In the present embodiment, the proportional valve 33BL operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then passes the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32BL. Can be supplied to the pilot port of.
同様に、比例弁３３ＢＲは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＢＲは、操作装置２６とシャトル弁３２ＢＲとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＢＲを介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
Similarly, the proportional valve 33BR functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33BR is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32BR, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed. In the present embodiment, the proportional valve 33BR operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then passes the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32BR. Can be supplied to the pilot port of.
操作圧センサ２９Ｂは、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対する操作内容を圧力（操作圧）の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｂの操作内容を把握できる。
The operating pressure sensor 29B detects the operation content of the lever device 26B by the operator in the form of pressure (operating pressure), and the detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. As a result, the controller 30 can grasp the operation content of the lever device 26B.
コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対するバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対するバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、バケット６の開閉動作を自動制御することができる。また、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
The controller 30 supplies the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the left side of the control valve 174 via the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL, regardless of the bucket closing operation for the lever device 26B by the operator. Can be made to. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the right side of the control valve 174 via the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR, regardless of the bucket opening operation for the lever device 26B by the operator. Can be supplied to. That is, the controller 30 can automatically control the opening / closing operation of the bucket 6. Further, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 even when the operation is performed on the specific operating device 26.
尚、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット６の動作を強制的に停止させる比例弁３３ＢＬ，３３ＢＲの操作は、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲの操作と同様であり、重複する説明を省略する。また、比例弁３３ＢＬ，３３ＢＲは、比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲと同様に、省略されてもよい。
The operation of the proportional valves 33BL and 33BR for forcibly stopping the operation of the bucket 6 when the bucket closing operation or the bucket opening operation is performed by the operator is performed by the operator by performing a boom raising operation or a boom lowering operation. This is the same as the operation of the proportional valves 33AL and 33AR for forcibly stopping the operation of the boom 4 when the boom 4 is broken, and the duplicate description will be omitted. Further, the proportional valves 33BL and 33BR may be omitted as in the case of the proportional valves 33AL and 33AR.
また、例えば、図４（Ｃ）に示すように、レバー装置２６Ｃは、オペレータ等が上部旋回体３（旋回機構２）に対応する旋回油圧モータ２Ａを操作するために用いられる。レバー装置２６Ｃは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
Further, for example, as shown in FIG. 4C, the lever device 26C is used by an operator or the like to operate the swing hydraulic motor 2A corresponding to the upper swing body 3 (swing mechanism 2). The lever device 26C uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output the pilot pressure according to the operation content to the secondary side.
シャトル弁３２ＣＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体３の左方向の旋回操作（以下、「左旋回操作」）に対応するレバー装置２６Ｃの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＣＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７３の左側のパイロットポートに接続される。
In the shuttle valve 32CL, the two inlet ports have the pilot line on the secondary side of the lever device 26C corresponding to the left turning operation of the upper turning body 3 (hereinafter referred to as “left turning operation”) and the proportional valve 31CL, respectively. It is connected to the pilot line on the secondary side of the control valve 173, and the outlet port is connected to the pilot port on the left side of the control valve 173.
シャトル弁３２ＣＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体３の右方向の旋回操作（以下、「右旋回操作」）に対応するレバー装置２６Ｃの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＣＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７３の右側のパイロットポートに接続される。
In the shuttle valve 32CR, the two inlet ports are the pilot line on the secondary side of the lever device 26C corresponding to the rightward turning operation of the upper turning body 3 (hereinafter referred to as “right turning operation”) and the proportional valve, respectively. It is connected to the pilot line on the secondary side of 31CR and the outlet port is connected to the pilot port on the right side of the control valve 173.
つまり、レバー装置２６Ｃは、シャトル弁３２ＣＬ，３２ＣＲを介して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ｃは、左旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ｃは、右旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用させる。
That is, the lever device 26C applies a pilot pressure according to the operation content in the left-right direction to the pilot port of the control valve 173 via the shuttle valves 32CL and 32CR. Specifically, when the lever device 26C is operated to turn left, the pilot pressure according to the operation amount is output to one inlet port of the shuttle valve 32CL, and the left side of the control valve 173 is output via the shuttle valve 32CL. Act on the pilot port of. Further, when the lever device 26C is turned to the right, the pilot pressure according to the operation amount is output to one inlet port of the shuttle valve 32CR, and the pilot on the right side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CR. Act on the port.
比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＬは、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
The proportional valve 31CL operates according to the control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31CL uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output a pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32CL. Thereby, the proportional valve 31CL can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the left side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CL.
比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＲは、シャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
The proportional valve 31CR operates according to the control current output by the controller 30. Specifically, the proportional valve 31CR uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output a pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32CR. Thereby, the proportional valve 31CR can adjust the pilot pressure acting on the pilot port on the right side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CR.
つまり、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃの操作状態に依らず、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
That is, the proportional valves 31CL and 31CR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valve 173 can be stopped at an arbitrary valve position regardless of the operating state of the lever device 26C.
比例弁３３ＣＬは、比例弁３１ＣＬと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＣＬは、操作装置２６とシャトル弁３２ＣＬとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３ＣＬは、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＣＬを介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
The proportional valve 33CL functions as a machine control control valve in the same manner as the proportional valve 31CL. The proportional valve 33CL is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32CL, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed. In the present embodiment, the proportional valve 33CL operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then passes the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32CL. Can be supplied to the pilot port of.
同様に、比例弁３３ＣＲは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＣＲは、操作装置２６とシャトル弁３２ＣＲとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＣＲを介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
Similarly, the proportional valve 33CR functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33CR is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32CR, and is configured so that the flow path area of the pipeline can be changed. In the present embodiment, the proportional valve 33CR operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, and then passes the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32CR. Can be supplied to the pilot port of.
操作圧センサ２９Ｃは、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する操作状態を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｃに対する左右方向への操作内容を把握できる。
The operating pressure sensor 29C detects the operating state of the lever device 26C by the operator as a pressure, and the detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. As a result, the controller 30 can grasp the operation content in the left-right direction with respect to the lever device 26C.
コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、上部旋回体３の左右方向への旋回動作を自動制御することができる。また、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
The controller 30 supplies the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the left side of the control valve 173 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL regardless of the left turning operation of the lever device 26C by the operator. Can be made to. Further, the controller 30 transfers the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot on the right side of the control valve 173 via the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR regardless of the right turning operation of the lever device 26C by the operator. It can be supplied to the port. That is, the controller 30 can automatically control the turning operation of the upper turning body 3 in the left-right direction. Further, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 even when the operation is performed on the specific operating device 26.
尚、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の動作を強制的に停止させる比例弁３３ＣＬ，３３ＣＲの操作は、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲの操作と同様であり、重複する説明を省略する。また、比例弁３３ＣＬ，３３ＣＲは、比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲと同様に、省略されてもよい。
The operation of the proportional valves 33CL and 33CR for forcibly stopping the operation of the upper swivel body 3 when the swivel operation is performed by the operator is a boom raising operation or a boom lowering operation by the operator. In this case, the operation is the same as the operation of the proportional valves 33AL and 33AR for forcibly stopping the operation of the boom 4, and duplicate description will be omitted. Further, the proportional valves 33CL and 33CR may be omitted as in the case of the proportional valves 33AL and 33AR.
尚、ショベル１００は、更に、アーム５を自動的に開閉させる構成、及び、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、油圧システムのうち、アームシリンダ８の操作系に関する構成部分、走行油圧モータ１Ｌの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ１Ｒの操作に関する構成部分は、ブームシリンダ７の操作系に関する構成部分等（図４（Ａ）〜（Ｃ））と同様に構成されてよい。
The shovel 100 may further include a configuration in which the arm 5 is automatically opened and closed, and a configuration in which the lower traveling body 1 is automatically moved forward and backward. In this case, among the hydraulic system, the components related to the operation system of the arm cylinder 8, the components related to the operation system of the traveling hydraulic motor 1L, and the components related to the operation of the traveling hydraulic motor 1R are the components related to the operation system of the boom cylinder 7. The parts and the like (FIGS. 4A to 4C) may be configured in the same manner.
［ショベルの形状推定機能に関する構成の詳細］
次に、図５及び図６を参照して、ショベル１００の形状推定機能に関する構成の一例について説明する。図５は、形状推定機能に関する構成の一例を概略的に示す図である。図６は、形状推定機能が実行されるときのアーム５及びバケット６の側面図である。
[Details of the configuration related to the excavator shape estimation function]
Next, an example of the configuration related to the shape estimation function of the excavator 100 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the configuration related to the shape estimation function. FIG. 6 is a side view of the arm 5 and the bucket 6 when the shape estimation function is executed.
形状推定機能は、物の形状を推定する機能である。本実施形態では、形状推定機能は、バケット６の内部に取り込まれている土砂の形状を推定するように構成されている。
The shape estimation function is a function for estimating the shape of an object. In the present embodiment, the shape estimation function is configured to estimate the shape of the earth and sand taken into the inside of the bucket 6.
図３で前述したように、コントローラ３０は、形状推定機能に関する機能部として、形状推定部６０を含む。形状推定部６０は、バケット状態推定部６１と、土砂形状推定部６２と、体積推定部６３とを有する。
As described above in FIG. 3, the controller 30 includes a shape estimation unit 60 as a functional unit related to the shape estimation function. The shape estimation unit 60 includes a bucket state estimation unit 61, a sediment shape estimation unit 62, and a volume estimation unit 63.
バケット状態推定部６１は、バケット６の状態を推定するように構成されている。バケット６の状態は、例えば、バケット６の形状、及び、バケット６の現在の位置及び姿勢を認識することによって推定される。本実施形態では、バケット６の形状に関する情報は、例えばＣＡＤモデル等の設計データとして記憶装置に予め記憶されている。バケット６の現在の位置及び姿勢に関する情報は、姿勢センサの出力から導き出される。すなわち、バケット状態推定部６１は、姿勢センサの出力に基づいてバケット６の現在の位置及び姿勢を導き出すことができる。姿勢センサは、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、及び旋回状態センサＳ５のうちの少なくとも１つである。
The bucket state estimation unit 61 is configured to estimate the state of the bucket 6. The state of the bucket 6 is estimated, for example, by recognizing the shape of the bucket 6 and the current position and orientation of the bucket 6. In the present embodiment, the information regarding the shape of the bucket 6 is stored in advance in the storage device as design data such as a CAD model. Information about the current position and orientation of the bucket 6 is derived from the output of the attitude sensor. That is, the bucket state estimation unit 61 can derive the current position and posture of the bucket 6 based on the output of the posture sensor. The attitude sensor is, for example, at least one of a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a machine body tilt sensor S4, and a turning state sensor S5.
バケット６の状態を推定することは、例えば、所定の座標系において、バケット６の外表面に関する点群の座標を決定することを意味する。所定の座標系は、例えば、形状推定装置Ｓ１０の位置を原点とする３次元直交座標系Σarmである。このように、バケット状態推定部６１は、アーム５に対するバケット６の角度とＣＡＤモデルとを用いて、バケット６の外表面に関する座標を算出する。
Estimating the state of the bucket 6 means, for example, determining the coordinates of a point cloud with respect to the outer surface of the bucket 6 in a predetermined coordinate system. The predetermined coordinate system is, for example, a three-dimensional Cartesian coordinate system Σarm whose origin is the position of the shape estimation device S10. In this way, the bucket state estimation unit 61 calculates the coordinates regarding the outer surface of the bucket 6 by using the angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 and the CAD model.
バケット状態推定部６１は、姿勢センサの出力を用いずに、バケット６の現在の姿勢を導き出すように構成されていてもよい。例えば、バケット状態推定部６１は、記憶装置に予め記憶されているバケット６のＣＡＤモデルと、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの出力とに基づいてバケット６の現在の姿勢を導き出すように構成されていてもよい。具体的には、バケット６のＣＡＤモデルと、形状推定装置Ｓ１０が取得したバケット６の爪先、バケット６の開口の右側、左側、手前側、若しくは奥側の縁、又は、バケットリンク等に関する点群データとに基づいてバケット６の現在の姿勢を導き出すように構成されていてもよい。或いは、バケット状態推定部６１は、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの出力のみに基づいてバケット６の状態を推定するように構成されていてもよい。例えば、バケット状態推定部６１は、土砂等の物が取り込まれていないときのバケット６を形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲで測定することにより、バケット６の形状に関する情報を取得できる。すなわち、バケット状態推定部６１は、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいてバケット６のＣＡＤモデルを生成できる。
The bucket state estimation unit 61 may be configured to derive the current posture of the bucket 6 without using the output of the posture sensor. For example, the bucket state estimation unit 61 is configured to derive the current posture of the bucket 6 based on the CAD model of the bucket 6 stored in advance in the storage device and the output of the lidar as the shape estimation device S10. You may. Specifically, a point cloud relating to the CAD model of the bucket 6, the toe of the bucket 6 acquired by the shape estimation device S10, the right side, left side, front side, or back side edge of the opening of the bucket 6, the bucket link, and the like. It may be configured to derive the current posture of the bucket 6 based on the data. Alternatively, the bucket state estimation unit 61 may be configured to estimate the state of the bucket 6 based only on the output of the lidar as the shape estimation device S10. For example, the bucket state estimation unit 61 can acquire information on the shape of the bucket 6 by measuring the bucket 6 when an object such as earth and sand is not taken in by the LIDAR as the shape estimation device S10. That is, the bucket state estimation unit 61 can generate a CAD model of the bucket 6 based on the output of the lidar as the shape estimation device S10.
土砂形状推定部６２は、バケット６内に取り込まれている物の形状を推定するように構成されている。本実施形態では、土砂形状推定部６２は、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいてバケット６内に入っている物（例えば土砂等）の表面の形状を推定する。
The earth and sand shape estimation unit 62 is configured to estimate the shape of an object taken into the bucket 6. In the present embodiment, the earth and sand shape estimation unit 62 estimates the shape of the surface of an object (for example, earth and sand) contained in the bucket 6 based on the output of the lidar as the shape estimation device S10.
バケット６内に入っている物の表面の形状を推定することは、例えば、所定の座標系において、その物の表面に関する点群の座標を決定することを意味する。所定の座標系は、例えば、形状推定装置Ｓ１０の位置を原点とする３次元直交座標系Σarmである。
Estimating the shape of the surface of an object contained in the bucket 6 means, for example, determining the coordinates of a point cloud with respect to the surface of the object in a predetermined coordinate system. The predetermined coordinate system is, for example, a three-dimensional Cartesian coordinate system Σarm whose origin is the position of the shape estimation device S10.
図６は、形状推定装置Ｓ１０の監視範囲Ｒ１の断面の一例をドットパターンで示している。図６に示すように、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲは、バケット６内に取り込まれた土砂の表面に関する点群データを取得できるようにアーム５の腹面に取り付けられている。具体的には、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲは、バケット６内に取り込まれた土砂の表面のうち、アーム５とバケット６とを連結するピンＰ７に近い側の表面に関する点群データをも取得できるようにアーム５の腹面に取り付けられている。
FIG. 6 shows an example of a cross section of the monitoring range R1 of the shape estimation device S10 with a dot pattern. As shown in FIG. 6, the lidar as the shape estimation device S10 is attached to the ventral surface of the arm 5 so as to be able to acquire point cloud data regarding the surface of the earth and sand taken into the bucket 6. Specifically, the lidar as the shape estimation device S10 also acquires point cloud data on the surface of the earth and sand taken into the bucket 6 on the side close to the pin P7 connecting the arm 5 and the bucket 6. It is attached to the ventral surface of the arm 5 so that it can be used.
形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲによって取得される点群データは、バケット６及びバケット６内に入っている物（土砂等）ばかりでなく地面等に関する点群データを含み、更に、ノイズに起因する点群データをも含んでいる。そのため、本実施形態では、土砂形状推定部６２は、Pass Throughフィルタ等のフィルタを用い、これらの不要な点群データを除去する。具体的には、土砂形状推定部６２は、形状推定装置Ｓ１０とバケット６との間の位置関係に基づいてPass Throughフィルタで使用される閾値を設定することにより、バケット６内に入っている土砂とバケット６自体（以下、「対象物」とする。）以外の物（以下、「非対象物」とする。）に関する点群データを大まかに除去する。そして、土砂形状推定部６２は、除去されなかった残りの点群データ、すなわち、対象物に関する点群データをクラスタリングし、最大クラスタを抽出することにより、対象物に関する点群データを抽出する。
The point cloud data acquired by the LIDAR as the shape estimation device S10 includes not only the bucket 6 and the objects (earth and sand, etc.) contained in the bucket 6 but also the point cloud data related to the ground, etc., and further, points caused by noise. It also contains group data. Therefore, in the present embodiment, the earth and sand shape estimation unit 62 uses a filter such as a Pass Through filter to remove these unnecessary point cloud data. Specifically, the earth and sand shape estimation unit 62 sets a threshold value used in the Pass Through filter based on the positional relationship between the shape estimation device S10 and the bucket 6, so that the earth and sand contained in the bucket 6 is contained in the earth and sand. And the point cloud data related to objects other than the bucket 6 itself (hereinafter referred to as "object") (hereinafter referred to as "non-object") is roughly removed. Then, the earth and sand shape estimation unit 62 clusters the remaining point cloud data that has not been removed, that is, the point cloud data related to the object, and extracts the maximum cluster to extract the point cloud data related to the object.
体積推定部６３は、バケット６内に取り込まれている物の体積を推定するように構成されている。本実施形態では、体積推定部６３は、バケット状態推定部６１が導き出したバケット６の外表面に関する点群データ（第１点群データ）と、土砂形状推定部６２が導き出した非対象物に関する点群データ（第２点群データ）とを合成することにより、バケット６内に取り込まれている物の体積を推定できるように構成されている。第１点群データと第２点群データとによって囲まれた空間の体積が、バケット６内に取り込まれている物の体積に相当すると判断できるためである。尚、第１点群データと第２点群データとの合成は、例えば、２つの点群データを一纏まりの点群データである第３点群データとして統合することを意味する。
The volume estimation unit 63 is configured to estimate the volume of the object taken in the bucket 6. In the present embodiment, the volume estimation unit 63 has point cloud data (first point cloud data) related to the outer surface of the bucket 6 derived by the bucket state estimation unit 61 and points related to non-objects derived by the earth and sand shape estimation unit 62. By synthesizing the group data (second point cloud data), the volume of the object taken into the bucket 6 can be estimated. This is because it can be determined that the volume of the space surrounded by the first point cloud data and the second point cloud data corresponds to the volume of the object taken in the bucket 6. The composition of the first point cloud data and the second point cloud data means, for example, integrating the two point cloud data as a third point cloud data which is a group of point cloud data.
具体的には、体積推定部６３は、第３点群データによって表される３次元形状をボクセル化することにより、その３次元形状を正規化する。
Specifically, the volume estimation unit 63 normalizes the three-dimensional shape by voxelizing the three-dimensional shape represented by the third point cloud data.
そして、体積推定部６３は、図７に示すように、バケット６のＣＡＤモデルから生成された（斜線パターンが付された）ボクセルＶ１と、バケット６内に取り込まれている土砂の表面（上面）を表す点群データから生成された（ドットパターンが付された）ボクセルＶ２との間のＺ軸方向における３次元距離ｈｉ（ｉは０〜Ｎの整数）に基づき、バケット６内に取り込まれている土砂の体積Ｖを算出する。図７は、第３点群データによって表される３次元形状のＸＺ平面における断面を示す。この３次元形状は、バケット６の３次元形状とバケット６内に取り込まれた土砂の３次元形状とを含む。Ｚ軸は、３次元直交座標系Σarmを構成する３軸のうちの１つであり、例えば、アーム５の中心軸に平行に延びる軸である。Ｘ軸は、３次元直交座標系Σarmを構成する３軸のうちの別の１つであり、例えば、上面視で上部旋回体３の前後方向に延びる軸である。図示しないＹ軸は、３次元直交座標系Σarmを構成する３軸のうちの別の１つであり、例えば、上部旋回体３の幅方向に延びる軸である。Ｎは、ＸＹ平面におけるボクセルＶ１の数である。ＸＹ平面におけるボクセルＶ１の数は、ボクセルＶ１がＺ軸方向に複数個重なっている場合には１個としてカウントされる。
Then, as shown in FIG. 7, the volume estimation unit 63 includes the voxel V1 (with a diagonal line pattern) generated from the CAD model of the bucket 6 and the surface (upper surface) of the earth and sand taken into the bucket 6. It is taken into the bucket 6 based on the three-dimensional distance h i (i is an integer of 0 to N) in the Z-axis direction with the voxel V2 (with a dot pattern) generated from the point cloud data representing. Calculate the volume V of the earth and sand. FIG. 7 shows a cross section of a three-dimensional shape represented by the third point cloud data in the XZ plane. This three-dimensional shape includes the three-dimensional shape of the bucket 6 and the three-dimensional shape of the earth and sand taken into the bucket 6. The Z-axis is one of the three axes constituting the three-dimensional Cartesian coordinate system Σarm, and is, for example, an axis extending parallel to the central axis of the arm 5. The X-axis is another one of the three axes constituting the three-dimensional Cartesian coordinate system Σarm, and is, for example, an axis extending in the front-rear direction of the upper swivel body 3 in a top view. The Y axis (not shown) is another one of the three axes constituting the three-dimensional Cartesian coordinate system Σarm, and is, for example, an axis extending in the width direction of the upper swivel body 3. N is the number of voxels V1 in the XY plane. The number of voxels V1 in the XY plane is counted as one when a plurality of voxels V1 are overlapped in the Z-axis direction.
概略的には、体積推定部６３は、バケット６とバケット６内に取り込まれている土砂とを含む物体の全体の体積を推定し、その上で、バケット６の体積を算出し、その後、バケット６の体積を物体全体の体積から差し引くことによって土砂の体積を推定する。
Generally, the volume estimation unit 63 estimates the total volume of the object including the bucket 6 and the earth and sand taken in the bucket 6, and then calculates the volume of the bucket 6 and then the bucket. The volume of earth and sand is estimated by subtracting the volume of 6 from the volume of the entire object.
具体的には、体積推定部６３は、以下の式（１）を用いて体積Ｖを算出する。式（１）において、Ｓはボクセルの底面積（ＸＹ平面における単位面積）を表す。
Specifically, the volume estimation unit 63 calculates the volume V using the following equation (1). In the formula (1), S represents the bottom area of the voxel (unit area in the XY plane).
上述の構成により、コントローラ３０（形状推定部６０）は、バケット６内に取り込まれている土砂の体積Ｖを正確に推定できる。
With the above configuration, the controller 30 (shape estimation unit 60) can accurately estimate the volume V of the earth and sand taken in the bucket 6.
尚、コントローラ３０（形状推定部６０）は、任意のタイミングで体積Ｖを推定できるが、所定のタイミングで体積Ｖを推定するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、姿勢センサの出力に基づいてバケット６の姿勢を継続的に導き出し、バケット６の姿勢が所定の姿勢になったときに体積Ｖを推定するように構成されていてもよい。
The controller 30 (shape estimation unit 60) can estimate the volume V at an arbitrary timing, but may be configured to estimate the volume V at a predetermined timing. For example, the controller 30 may be configured to continuously derive the posture of the bucket 6 based on the output of the posture sensor and estimate the volume V when the posture of the bucket 6 reaches a predetermined posture.
また、コントローラ３０（形状推定部６０）は、バケット６が所定の姿勢となるように、掘削アタッチメントを自動的に動作させてもよい。例えば、形状推定部６０は、ショベル１００の操作者による操作装置２６に対する操作の有無にかかわらず、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを伸縮させ、バケット６の姿勢が所定の姿勢となるようにしてもよい。
Further, the controller 30 (shape estimation unit 60) may automatically operate the excavation attachment so that the bucket 6 is in a predetermined posture. For example, the shape estimation unit 60 expands and contracts at least one of the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 regardless of whether or not the operator of the shovel 100 operates the operation device 26, and the posture of the bucket 6 is changed. It may be in a predetermined posture.
また、コントローラ３０（形状推定部６０）は、複数回の推定結果に基づいて算出される統計値を体積Ｖとしてもよい。統計値は、例えば、平均値、最大値、最小値、最頻値、又は中央値等である。例えば、形状推定部６０は、バケット６が所定の第１姿勢になったときに推定した体積Ｖと、バケット６が所定の第２姿勢になったときに推定した体積Ｖとの平均値を最終的な体積Ｖとしてもよい。或いは、形状推定部６０は、バケット６が所定の第１姿勢になったときに推定した体積Ｖ、バケット６が所定の第２姿勢になったときに推定した体積Ｖ、及び、バケット６が所定の第３姿勢になったときに推定した体積Ｖのうちの最大値を最終的な体積Ｖとしてもよい。
Further, the controller 30 (shape estimation unit 60) may use the statistical value calculated based on the estimation results of a plurality of times as the volume V. The statistical value is, for example, an average value, a maximum value, a minimum value, a mode value, a median value, or the like. For example, the shape estimation unit 60 finally determines the average value of the volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined first posture and the volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined second posture. Volume V may be used. Alternatively, the shape estimation unit 60 determines the volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined first posture, the volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined second posture, and the bucket 6 is predetermined. The maximum value of the volume V estimated when the third posture is reached may be the final volume V.
或いは、コントローラ３０（形状推定部６０）は、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいてバケット６内に入っている物の表面の形状を複数回にわたって推定するように構成されていてもよい。例えば、形状推定部６０は、ブーム上げ旋回が行われている間、所定の時間間隔で繰り返し、バケット６内に入っている土砂の表面の形状を推定してもよい。そして、形状推定部６０は、その土砂の表面の形状が変化したと判定した場合に、その土砂の体積Ｖを再計算するように構成されていてもよい。具体的には、形状推定部６０は、ブーム上げ旋回が開始された後で、土砂の表面の形状を初めて推定したときにその土砂の体積Ｖを推定するように構成されていてもよい。そして、形状推定部６０は、その後にその土砂の表面の形状を推定する度に、表面の形状が変化したか否かを判定し、表面の形状が変化していないと判定した場合には、すなわち、バケット６から土砂がこぼれ落ちていないと判定できた場合には、その土砂の体積Ｖの再計算を省略する。一方、形状推定部６０は、表面の形状が変化したと判定した場合には、すなわち、バケット６から土砂の一部がこぼれ落ちたと判定できた場合には、新たに推定した土砂の表面の形状に基づいてその土砂の体積Ｖを再計算する。この構成により、形状推定部６０は、例えば、ブーム上げ旋回中に土砂がバケット６からこぼれ落ちた場合であっても、ダンプトラックに積み込まれる土砂の体積Ｖを効率的に且つ正確に推定することができる。すなわち、形状推定部６０は、ブーム上げ旋回中にバケット６からこぼれ落ちた土砂の体積が、ダンプトラックに積み込まれる土砂の体積Ｖに含まれてしまうのを防止できる。
Alternatively, the controller 30 (shape estimation unit 60) may be configured to estimate the shape of the surface of the object contained in the bucket 6 a plurality of times based on the output of the lidar as the shape estimation device S10. .. For example, the shape estimation unit 60 may repeatedly estimate the shape of the surface of the earth and sand contained in the bucket 6 at predetermined time intervals while the boom raising turn is being performed. Then, the shape estimation unit 60 may be configured to recalculate the volume V of the earth and sand when it is determined that the shape of the surface of the earth and sand has changed. Specifically, the shape estimation unit 60 may be configured to estimate the volume V of the earth and sand when the shape of the surface of the earth and sand is estimated for the first time after the boom raising turn is started. Then, the shape estimation unit 60 determines whether or not the shape of the surface has changed each time the shape of the surface of the earth and sand is subsequently estimated, and if it is determined that the shape of the surface has not changed, the shape estimation unit 60 determines whether or not the shape of the surface has changed. That is, if it can be determined that the earth and sand have not spilled from the bucket 6, the recalculation of the volume V of the earth and sand is omitted. On the other hand, when the shape estimation unit 60 determines that the shape of the surface has changed, that is, when it can be determined that a part of the earth and sand has spilled from the bucket 6, the shape of the newly estimated surface of the earth and sand is used. Based on this, the volume V of the earth and sand is recalculated. With this configuration, the shape estimation unit 60 can efficiently and accurately estimate the volume V of the earth and sand loaded on the dump truck even when the earth and sand spill from the bucket 6 during the boom raising turn, for example. can. That is, the shape estimation unit 60 can prevent the volume of the earth and sand spilled from the bucket 6 during the boom raising turn from being included in the volume V of the earth and sand loaded on the dump truck.
次に、図８を参照し、ショベル１００の形状推定機能に関する構成の別の一例について説明する。図８は、ショベル１００の側面図である。図８に示すショベル１００には、形状推定装置Ｓ１０としての第１形状推定装置Ｓ１０Ａ及び第２形状推定装置Ｓ１０Ｃが取り付けられている。
Next, with reference to FIG. 8, another example of the configuration relating to the shape estimation function of the excavator 100 will be described. FIG. 8 is a side view of the excavator 100. The shovel 100 shown in FIG. 8 is equipped with a first shape estimation device S10A and a second shape estimation device S10C as the shape estimation device S10.
具体的には、第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、バケット６内に取り込まれている物の形状を推定できるように構成されている。図８に示す例では、第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、アーム５の腹面に取り付けられた３台のＲＧＢ−Ｄセンサで構成され、取得した情報をコントローラ３０に向けて送信できるように構成されている。尚、図８において、第１形状推定装置Ｓ１０Ａからバケット６に向かって延びる一点鎖線矢印は、第１形状推定装置Ｓ１０Ａがバケット６の方向に測距用の赤外線を照射していることを表している。また、第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、アーム５の背面若しくは側面等、又は、ブーム４の腹面、側面、若しくは背面等、掘削アタッチメントＡＴの他の部分に取り付けられていてもよい。或いは、第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、又はバケットシリンダ９等に取り付けられていてもよい。
Specifically, the first shape estimation device S10A is configured to be able to estimate the shape of an object incorporated in the bucket 6. In the example shown in FIG. 8, the first shape estimation device S10A is composed of three RGB-D sensors attached to the ventral surface of the arm 5, and is configured to be able to transmit the acquired information to the controller 30. There is. In FIG. 8, the alternate long and short dash arrow extending from the first shape estimation device S10A toward the bucket 6 indicates that the first shape estimation device S10A irradiates infrared rays for distance measurement in the direction of the bucket 6. There is. Further, the first shape estimation device S10A may be attached to other parts of the excavation attachment AT, such as the back surface or the side surface of the arm 5, or the ventral surface, the side surface, or the back surface of the boom 4. Alternatively, the first shape estimation device S10A may be attached to a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, or the like.
また、第１形状想定装置Ｓ１０Ａは、キャビン１０の前面等、ショベル１００の特定の部分が監視範囲に含まれるように構成されている。図８に示す例では、第１形状想定装置Ｓ１０Ａは、キャビン１０の前面に貼り付けられたＡＲ（拡張現実）マーカＭＫを認識できるように構成されている。第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、ＡＲマーカＭＫを認識することにより、自身（第１形状推定装置Ｓ１０Ａ）の現在の姿勢を導き出すことができる。尚、図８において、第１形状推定装置Ｓ１０Ａからキャビン１０に向かって延びる一点鎖線矢印は、第１形状推定装置Ｓ１０ＡがＡＲマーカＭＫを撮像していることを表している。
Further, the first shape assuming device S10A is configured so that a specific part of the shovel 100, such as the front surface of the cabin 10, is included in the monitoring range. In the example shown in FIG. 8, the first shape assuming device S10A is configured to be able to recognize the AR (augmented reality) marker MK attached to the front surface of the cabin 10. The first shape estimation device S10A can derive the current posture of itself (first shape estimation device S10A) by recognizing the AR marker MK. In FIG. 8, the alternate long and short dash arrow extending from the first shape estimation device S10A toward the cabin 10 indicates that the first shape estimation device S10A is imaging the AR marker MK.
図８に示す例では、第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、バケット６内に取り込まれている物の形状を測定するためのＲＧＢ−Ｄセンサと、ＡＲマーカＭＫを撮像するためのＲＧＢ−Ｄセンサとを含む。しかしながら、第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、バケット６内に取り込まれている物の形状を測定でき、且つ、ＡＲマーカＭＫを撮像できるＲＧＢ−Ｄセンサを含んでいてもよい。或いは、ＡＲマーカＭＫを撮像するためのＲＧＢ−Ｄセンサは、単眼カメラで置き換えられてもよい。或いは、バケット６内に取り込まれている物の形状を測定するためのＲＧＢ−Ｄセンサは、ＬＩＤＡＲ又はステレオカメラ等で置き換えられてもよい。
In the example shown in FIG. 8, the first shape estimation device S10A includes an RGB-D sensor for measuring the shape of an object taken in the bucket 6 and an RGB-D sensor for photographing the AR marker MK. including. However, the first shape estimation device S10A may include an RGB-D sensor that can measure the shape of an object taken in the bucket 6 and can image the AR marker MK. Alternatively, the RGB-D sensor for capturing the AR marker MK may be replaced with a monocular camera. Alternatively, the RGB-D sensor for measuring the shape of the object incorporated in the bucket 6 may be replaced with a lidar, a stereo camera, or the like.
第１形状想定装置Ｓ１０Ａは、ＡＲマーカＭＫを認識する代わりに、ショベル１００の一部の特徴的な立体形状を認識するように構成されていてもよい。ショベル１００の一部の特徴的な立体形状は、例えば、キャビン１０の下部前端の突起若しくは凹部、又は、旋回フレームの前端の突起若しくは凹部等である。また、第１形状想定装置Ｓ１０Ａは、ＡＲマーカＭＫを認識する代わりに、上部旋回体３に貼り付けられたＱＲコード（登録商標）等の二次元コードを認識するように構成されていてもよい。すなわち、第１形状想定装置Ｓ１０Ａは、自身が取得した情報から自身の位置及び姿勢を導き出すことができるのであれば、どのような情報を認識するように構成されていてもよい。
The first shape assumption device S10A may be configured to recognize a part of the characteristic three-dimensional shape of the excavator 100 instead of recognizing the AR marker MK. Some characteristic three-dimensional shapes of the excavator 100 are, for example, protrusions or recesses at the lower front end of the cabin 10, protrusions or recesses at the front end of the swivel frame, and the like. Further, the first shape assuming device S10A may be configured to recognize a two-dimensional code such as a QR code (registered trademark) attached to the upper swivel body 3 instead of recognizing the AR marker MK. .. That is, the first shape assuming device S10A may be configured to recognize any information as long as it can derive its own position and posture from the information acquired by itself.
第２形状推定装置Ｓ１０Ｃは、バケット６の形状を推定できるように構成されている。図８に示す例では、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃは、キャビン１０の下部前端に取り付けられた３台のＲＧＢ−Ｄセンサで構成され、取得した情報をコントローラ３０に向けて送信できるように構成されている。但し、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃは、キャビン１０の上部前端等、上部旋回体３の他の部分に取り付けられていてもよい。また、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃは、１台のＲＧＢ−Ｄセンサで構成されていてもよく、１台若しくは複数台のＬＩＤＡＲ若しくはステレオカメラ等で構成されていてもよい。
The second shape estimation device S10C is configured to be able to estimate the shape of the bucket 6. In the example shown in FIG. 8, the second shape estimation device S10C is composed of three RGB-D sensors attached to the lower front end of the cabin 10, and is configured to be able to transmit the acquired information to the controller 30. ing. However, the second shape estimation device S10C may be attached to another part of the upper swing body 3, such as the upper front end of the cabin 10. Further, the second shape estimation device S10C may be composed of one RGB-D sensor, or may be composed of one or a plurality of lidars, stereo cameras, or the like.
図８に示す例では、バケット状態推定部６１は、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃの出力に基づき、バケット６の状態、すなわち、バケット６の形状、及び、バケット６の現在の姿勢を推定できるように構成されている。
In the example shown in FIG. 8, the bucket state estimation unit 61 can estimate the state of the bucket 6, that is, the shape of the bucket 6 and the current posture of the bucket 6 based on the output of the second shape estimation device S10C. It is configured.
具体的には、バケット状態推定部６１は、第２形状推定装置Ｓ１０ＣとしてのＲＧＢ−Ｄセンサが取得した、バケット６の正面ＦＳ（図８の太い点線参照。）に関する点群データに基づき、バケット６の状態を推定する。尚、図８において、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃからバケット６に向かって延びる一点鎖線矢印は、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃがバケット６の方向に測距用の赤外線を照射していることを表している。
Specifically, the bucket state estimation unit 61 is based on the point cloud data related to the front FS of the bucket 6 (see the thick dotted line in FIG. 8) acquired by the RGB-D sensor as the second shape estimation device S10C. Estimate the state of 6. In FIG. 8, the alternate long and short dash arrow extending from the second shape estimation device S10C toward the bucket 6 indicates that the second shape estimation device S10C irradiates infrared rays for distance measurement in the direction of the bucket 6. There is.
より具体的には、バケット状態推定部６１は、バケット６に関する点群データに対してＲＡＮＳＡＣ（Random sample consensus）アルゴリズムを適用し、バケット６の正面ＦＳを検出する。そして、バケット状態推定部６１は、検出した正面ＦＳの位置及び姿勢からバケット６の位置及び姿勢を推定する。そして、バケット状態推定部６１は、推定したバケット６の位置及び姿勢と、バケット６のＣＡＤモデルとに基づき、バケット６の外表面に関する点群データ（第１点群データ）を導き出す。
More specifically, the bucket state estimation unit 61 applies a RANSAC (Random sample consensus) algorithm to the point cloud data related to the bucket 6 to detect the front FS of the bucket 6. Then, the bucket state estimation unit 61 estimates the position and posture of the bucket 6 from the detected position and posture of the front FS. Then, the bucket state estimation unit 61 derives point cloud data (first point cloud data) regarding the outer surface of the bucket 6 based on the estimated position and orientation of the bucket 6 and the CAD model of the bucket 6.
土砂形状推定部６２は、第１形状推定装置Ｓ１０ＡとしてのＲＧＢ−Ｄセンサの出力に基づいてバケット６内に入っている物（例えば土砂等）の表面の形状を推定する。具体的には、土砂形状推定部６２は、第１形状推定装置Ｓ１０ＡとしてのＲＧＢ−Ｄセンサの出力に基づき、バケット６及びバケット６内に入っている土砂（すなわち対象物）以外の非対象物に関する点群データ（第２点群データ）を導き出す。
The earth and sand shape estimation unit 62 estimates the shape of the surface of an object (for example, earth and sand) contained in the bucket 6 based on the output of the RGB-D sensor as the first shape estimation device S10A. Specifically, the earth and sand shape estimation unit 62 is a non-object other than the earth and sand (that is, an object) contained in the bucket 6 and the bucket 6 based on the output of the RGB-D sensor as the first shape estimation device S10A. Derivation of point cloud data (second point cloud data) related to.
体積推定部６３は、バケット状態推定部６１が導き出したバケット６の外表面に関する点群データ（第１点群データ）と、土砂形状推定部６２が導き出した非対象物に関する点群データ（第２点群データ）とを合成することにより、バケット６内に取り込まれている物の体積を推定できるように構成されている。
The volume estimation unit 63 includes point cloud data (first point cloud data) on the outer surface of the bucket 6 derived by the bucket state estimation unit 61 and point cloud data (second point cloud data) on non-objects derived by the sediment shape estimation unit 62. By synthesizing with the point cloud data), the volume of the object taken in the bucket 6 can be estimated.
上述の構成により、コントローラ３０（形状推定部６０）は、バケット６内に取り込まれている土砂の体積Ｖを正確に推定できる。
With the above configuration, the controller 30 (shape estimation unit 60) can accurately estimate the volume V of the earth and sand taken in the bucket 6.
尚、コントローラ３０（形状推定部６０）は、任意のタイミングで体積Ｖを推定できるが、所定のタイミングで体積Ｖを推定するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、第２形状推定装置Ｓ１０Ｃの出力に基づいてバケット６の姿勢を継続的に導き出し、バケット６の姿勢が所定の姿勢になったときに体積Ｖを推定するように構成されていてもよい。
The controller 30 (shape estimation unit 60) can estimate the volume V at an arbitrary timing, but may be configured to estimate the volume V at a predetermined timing. For example, the controller 30 is configured to continuously derive the posture of the bucket 6 based on the output of the second shape estimation device S10C and estimate the volume V when the posture of the bucket 6 becomes a predetermined posture. You may.
また、コントローラ３０（形状推定部６０）は、複数回の推定結果に基づいて算出される統計値を体積Ｖとしてもよい。統計値は、例えば、平均値、最大値、最小値、最頻値、又は中央値等である。
Further, the controller 30 (shape estimation unit 60) may use the statistical value calculated based on the estimation results of a plurality of times as the volume V. The statistical value is, for example, an average value, a maximum value, a minimum value, a mode value, a median value, or the like.
また、図８に示す例では、掘削アタッチメントに関する姿勢センサ（ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３）は、省略されてもよい。コントローラ３０は、第１形状推定装置Ｓ１０Ａの出力に基づき、第１形状推定装置Ｓ１０Ａが取り付けられたアーム５の位置及び姿勢を導き出し、アーム５の位置及び姿勢からブーム４の位置及び姿勢を導き出すことができるためである。また、コントローラ３０は、第１形状推定装置Ｓ１０Ａ及び第２形状推定装置Ｓ１０Ｃのうちの少なくとも一方の出力に基づき、バケット６の位置及び姿勢を導き出すことができるためである。すなわち、コントローラ３０は、掘削アタッチメントに関する姿勢センサの出力を用いずとも、掘削アタッチメントの姿勢を導き出すことができるためである。
Further, in the example shown in FIG. 8, the posture sensor (boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, and bucket angle sensor S3) related to the excavation attachment may be omitted. The controller 30 derives the position and posture of the arm 5 to which the first shape estimation device S10A is attached based on the output of the first shape estimation device S10A, and derives the position and posture of the boom 4 from the position and posture of the arm 5. Because it can be done. Further, the controller 30 can derive the position and orientation of the bucket 6 based on the output of at least one of the first shape estimation device S10A and the second shape estimation device S10C. That is, the controller 30 can derive the posture of the excavation attachment without using the output of the attitude sensor regarding the excavation attachment.
但し、コントローラ３０（形状推定部６０）は、掘削アタッチメントに関する姿勢センサの出力と形状推定装置Ｓ１０の出力とを用いてバケット６の状態を推定するように構成されていてもよい。２種類の出力を用いることによってバケット６の状態の推定精度を高めるためである。
However, the controller 30 (shape estimation unit 60) may be configured to estimate the state of the bucket 6 by using the output of the posture sensor related to the excavation attachment and the output of the shape estimation device S10. This is to improve the estimation accuracy of the state of the bucket 6 by using two types of outputs.
［ショベルの土砂重量検出機能に関する構成の詳細］
次に、図９を参照し、本発明の更に別の実施形態に係るショベル１００の土砂重量検出機能に関する構成の詳細について説明する。図９は、ショベル１００のうちの土砂重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。
[Details of the configuration of the excavator's sediment weight detection function]
Next, with reference to FIG. 9, the details of the configuration regarding the sediment weight detection function of the excavator 100 according to still another embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a component of the shovel 100 regarding the sediment weight detecting function.
図９に示す例では、形状推定部６０は、バケット状態推定部６１、土砂形状推定部６２、及び体積推定部６３に加え、バケット６で掘削した土砂の重量（土砂重量）を検出する機能に関する機能部として、重量算出部６４、最大積載量検出部６５、積載量算出部６６、残積載量算出部６７、及び重心算出部６８を有する。
In the example shown in FIG. 9, the shape estimation unit 60 relates to a function of detecting the weight (earth and sand weight) of the earth and sand excavated by the bucket 6 in addition to the bucket state estimation unit 61, the earth and sand shape estimation unit 62, and the volume estimation unit 63. As a functional unit, it has a weight calculation unit 64, a maximum load capacity detection unit 65, a load capacity calculation unit 66, a remaining load capacity calculation unit 67, and a center of gravity calculation unit 68.
ここで、ショベル１００によるダンプトラックへの土砂（積載物）の積み込み作業の動作の一例について説明する。
Here, an example of the operation of loading earth and sand (load) onto the dump truck by the excavator 100 will be described.
まず、ショベル１００は、掘削位置において、掘削アタッチメントを制御してバケット６により土砂を掘削する（掘削動作）。次に、ショベル１００は、上部旋回体３を旋回させ、バケット６を掘削位置から排土位置へと移動する（旋回動作）。排土位置の下方には、ダンプトラックの荷台が配置されている。次に、ショベル１００は、排土位置において、アタッチメントを制御してバケット６内の土砂を排土することにより、バケット６内の土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む（排土動作）。次に、ショベル１００は、上部旋回体３を旋回させ、バケット６を排土位置から掘削位置へと移動する（旋回動作）。これらの動作を繰り返すことにより、ショベル１００は、掘削した土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む。
First, the excavator 100 controls the excavation attachment at the excavation position to excavate the earth and sand by the bucket 6 (excavation operation). Next, the excavator 100 swivels the upper swivel body 3 and moves the bucket 6 from the excavation position to the soil discharge position (swivel operation). Below the soil removal position, a dump truck carrier is placed. Next, the excavator 100 loads the earth and sand in the bucket 6 onto the loading platform of the dump truck by controlling the attachment and discharging the earth and sand in the bucket 6 at the earth removal position (soil discharge operation). Next, the excavator 100 swivels the upper swivel body 3 and moves the bucket 6 from the soil discharge position to the excavation position (swivel operation). By repeating these operations, the excavator 100 loads the excavated earth and sand onto the loading platform of the dump truck.
重量算出部６４は、バケット６内の土砂（積載物）の重量を算出するように構成されている。図９に示す例では、重量算出部６４は、ブームシリンダ７の推力に基づいて土砂重量を算出する。例えば、重量算出部６４は、ブームシリンダ７の推力と、上部旋回体３とブーム４とを連結するピンから土砂重心までの距離と、上部旋回体３とブーム４とを連結するピン回りのモーメントの式と、に基づいて土砂重量を算出する。
The weight calculation unit 64 is configured to calculate the weight of the earth and sand (load) in the bucket 6. In the example shown in FIG. 9, the weight calculation unit 64 calculates the earth and sand weight based on the thrust of the boom cylinder 7. For example, the weight calculation unit 64 determines the thrust of the boom cylinder 7, the distance from the pin connecting the upper swing body 3 and the boom 4, to the center of gravity of the earth and sand, and the moment around the pin connecting the upper swing body 3 and the boom 4. Calculate the sediment weight based on the formula of.
最大積載量検出部６５は、土砂を積載する対象のダンプトラックの最大積載量を検出するように構成されている。例えば、最大積載量検出部６５は、撮像装置Ｓ６で撮像された画像に基づいて、土砂を積載する対象のダンプトラックを特定する。「撮像装置Ｓ６で撮像された画像に基づいて」は、例えば、撮像装置Ｓ６が撮像した画像に１又は複数の画像処理を施すことによって得られる情報を利用することを意味する。次に、最大積載量検出部６５は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６５は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種（サイズ等）を判定する。最大積載量検出部６５は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。尚、入力装置４２によってダンプトラックの最大積載量及び車種等が入力され、最大積載量検出部６５は、入力装置４２の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。
The maximum load capacity detecting unit 65 is configured to detect the maximum load capacity of the dump truck to be loaded with earth and sand. For example, the maximum load capacity detection unit 65 identifies a dump truck to be loaded with earth and sand based on the image captured by the image pickup device S6. "Based on the image captured by the image pickup device S6" means, for example, using the information obtained by performing one or more image processing on the image captured by the image pickup device S6. Next, the maximum load capacity detection unit 65 detects the maximum load capacity of the dump truck based on the image of the specified dump truck. For example, the maximum load capacity detecting unit 65 determines the vehicle type (size, etc.) of the dump truck based on the image of the specified dump truck. The maximum load capacity detecting unit 65 has a table in which the vehicle type and the maximum load capacity are associated with each other, and obtains the maximum load capacity of the dump truck based on the vehicle type and the table determined from the image. The maximum load capacity of the dump truck, the vehicle type, and the like may be input by the input device 42, and the maximum load capacity detection unit 65 may obtain the maximum load capacity of the dump truck based on the input information of the input device 42.
積載量算出部６６は、ダンプトラックに積載された土砂重量を算出するように構成されている。即ち、バケット６内の土砂がダンプトラックの荷台に排土される毎に、積載量算出部６６は、重量算出部６４で算出されたバケット６内の土砂の重量を、ダンプトラックの荷台に積載された土砂重量の合計である積載量（合計重量）に加算して積載量を更新する。尚、土砂を積載する対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、積載量はリセットされる。
The load capacity calculation unit 66 is configured to calculate the weight of earth and sand loaded on the dump truck. That is, each time the earth and sand in the bucket 6 is discharged to the loading platform of the dump truck, the load capacity calculation unit 66 loads the weight of the earth and sand in the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 64 onto the loading platform of the dump truck. The load capacity is updated by adding it to the load capacity (total weight), which is the total weight of the earth and sand. If the dump truck to be loaded with earth and sand becomes a new dump truck, the load capacity will be reset.
残積載量算出部６７は、最大積載量検出部６５で検出したダンプトラックの最大積載量と、積載量算出部６６で算出した現在の積載量との差を残積載量として算出するように構成されている。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。
The remaining load capacity calculation unit 67 is configured to calculate the difference between the maximum load capacity of the dump truck detected by the maximum load capacity detection unit 65 and the current load capacity calculated by the load capacity calculation unit 66 as the remaining load capacity. Has been done. The remaining load capacity is the remaining weight of earth and sand that can be loaded on the dump truck.
重心算出部６８は、バケット６内の土砂（積載物）の重心を算出するように構成されている。尚、土砂の重心の算出方法については後述される。
The center of gravity calculation unit 68 is configured to calculate the center of gravity of the earth and sand (load) in the bucket 6. The method of calculating the center of gravity of the earth and sand will be described later.
表示装置４０には、重量算出部６４で算出されたバケット６内の土砂の重量、最大積載量検出部６５で検出されたダンプトラックの最大積載量、積載量算出部６６で算出されたダンプトラックの積載量（荷台に積載された土砂重量の合計）、及び残積載量算出部６７で算出されたダンプトラックの残積載量（積載可能な土砂の残りの重量）のうちの少なくとも１つが表示されてもよい。
The display device 40 includes the weight of earth and sand in the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 64, the maximum load capacity of the dump truck detected by the maximum load capacity detection unit 65, and the dump truck calculated by the load capacity calculation unit 66. At least one of the load capacity (total weight of earth and sand loaded on the loading platform) and the remaining load capacity of the dump truck calculated by the remaining load capacity calculation unit 67 (remaining weight of earth and sand that can be loaded) is displayed. You may.
また、表示装置４０には、体積推定部６３で推定されたバケット６内の土砂の体積、及び、バケット６内の土砂の重量と体積から導き出される土砂の密度のうちの少なくとも１つが表示されてもよい。
Further, the display device 40 displays at least one of the volume of earth and sand in the bucket 6 estimated by the volume estimation unit 63, and the weight and density of earth and sand derived from the weight and volume of the earth and sand in the bucket 6. May be good.
尚、ショベル１００は、積載量が最大積載量を超えた場合、表示装置４０に警告が出るように構成されていてもよい。また、ショベル１００は、算出されたバケット６内の土砂の重量が残積載量を超える場合、表示装置４０に警告が出るように構成されていてもよい。尚、警告は、表示装置４０に表示される場合に限られず、音声出力装置４３による音声出力であってもよい。これにより、ショベル１００は、ダンプトラックの最大積載量を超えてダンプトラックに土砂が積載されることを防止できる。
The excavator 100 may be configured to warn the display device 40 when the load capacity exceeds the maximum load capacity. Further, the excavator 100 may be configured to warn the display device 40 when the calculated weight of the earth and sand in the bucket 6 exceeds the remaining load capacity. The warning is not limited to the case where it is displayed on the display device 40, and may be a voice output by the voice output device 43. As a result, the excavator 100 can prevent the dump truck from being loaded with earth and sand in excess of the maximum load capacity of the dump truck.
ここで、図１０を参照し、表示装置４０に表示されるメイン画面４１Ｖの構成例について説明する。図１０のメイン画面４１Ｖに表示される情報は、例えば、バケット６内の土砂の重量（現重量）、ダンプトラックの積載量（累積重量）、ダンプトラックの残積載量（残重量）、最大積載量（最大積載重量）、並びに、バケット６内に取り込まれている物の体積及び密度等に関する情報を含む。
Here, a configuration example of the main screen 41V displayed on the display device 40 will be described with reference to FIG. 10. The information displayed on the main screen 41V of FIG. 10 is, for example, the weight of earth and sand in the bucket 6 (current weight), the load capacity of the dump truck (cumulative weight), the remaining load capacity of the dump truck (remaining weight), and the maximum load. It includes information on the amount (maximum load weight) and the volume and density of objects taken into the bucket 6.
メイン画面４１Ｖは、日時表示領域４１ａ、走行モード表示領域４１ｂ、アタッチメント表示領域４１ｃ、燃費表示領域４１ｄ、エンジン制御状態表示領域４１ｅ、エンジン稼働時間表示領域４１ｆ、冷却水温表示領域４１ｇ、燃料残量表示領域４１ｈ、回転数モード表示領域４１ｉ、尿素水残量表示領域４１ｊ、作動油温表示領域４１ｋ、カメラ画像表示領域４１ｍ、現重量表示領域４１ｐ、累積重量表示領域４１ｑ、残重量表示領域４１ｓ、最大積載重量表示領域４１ｔ、体積表示領域４１ｕ、及び密度表示領域４１ｗを含む。
The main screen 41V has a date / time display area 41a, a travel mode display area 41b, an attachment display area 41c, a fuel consumption display area 41d, an engine control status display area 41e, an engine operating time display area 41f, a cooling water temperature display area 41g, and a fuel remaining amount display. Area 41h, rotation speed mode display area 41i, urea water remaining amount display area 41j, hydraulic oil temperature display area 41k, camera image display area 41m, current weight display area 41p, cumulative weight display area 41q, remaining weight display area 41s, maximum. It includes a load weight display area 41t, a volume display area 41u, and a density display area 41w.
走行モード表示領域４１ｂ、アタッチメント表示領域４１ｃ、エンジン制御状態表示領域４１ｅ、及び回転数モード表示領域４１ｉは、ショベル１００の設定状態に関する情報である設定状態情報を表示する領域である。燃費表示領域４１ｄ、エンジン稼働時間表示領域４１ｆ、冷却水温表示領域４１ｇ、燃料残量表示領域４１ｈ、尿素水残量表示領域４１ｊ、作動油温表示領域４１ｋ、現重量表示領域４１ｐ及び累積重量表示領域４１ｑは、ショベル１００の稼動状態に関する情報である稼動状態情報を表示する領域である。
The traveling mode display area 41b, the attachment display area 41c, the engine control state display area 41e, and the rotation speed mode display area 41i are areas for displaying the setting state information which is the information regarding the setting state of the excavator 100. Fuel consumption display area 41d, engine operating time display area 41f, cooling water temperature display area 41g, fuel remaining amount display area 41h, urea water remaining amount display area 41j, hydraulic oil temperature display area 41k, current weight display area 41p and cumulative weight display area. 41q is an area for displaying operating state information, which is information related to the operating state of the excavator 100.
具体的には、日時表示領域４１ａは、現在の日時を表示する領域である。走行モード表示領域４１ｂは、現在の走行モードを表示する領域である。アタッチメント表示領域４１ｃは、現在装着されているエンドアタッチメントを表す画像を表示する領域である。図１０は、バケット６を表す画像が表示された状態を示している。
Specifically, the date / time display area 41a is an area for displaying the current date / time. The travel mode display area 41b is an area for displaying the current travel mode. The attachment display area 41c is an area for displaying an image representing the currently mounted end attachment. FIG. 10 shows a state in which an image representing the bucket 6 is displayed.
燃費表示領域４１ｄは、コントローラ３０によって算出された燃費情報を表示する領域である。燃費表示領域４１ｄは、生涯平均燃費又は区間平均燃費を表示する平均燃費表示領域４１ｄ１、瞬間燃費を表示する瞬間燃費表示領域４１ｄ２を含む。
The fuel consumption display area 41d is an area for displaying fuel consumption information calculated by the controller 30. The fuel consumption display area 41d includes an average fuel consumption display area 41d1 for displaying lifetime average fuel consumption or section average fuel consumption, and an instantaneous fuel consumption display area 41d2 for displaying instantaneous fuel consumption.
エンジン制御状態表示領域４１ｅは、エンジン１１の制御状態を表示する領域である。エンジン稼働時間表示領域４１ｆは、エンジン１１の累積稼働時間を表示する領域である。冷却水温表示領域４１ｇは、現在のエンジン冷却水の温度状態を表示する領域である。燃料残量表示領域４１ｈは、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を表示する領域である。回転数モード表示領域４１ｉは、エンジン回転数調節ダイヤルによって設定された現在の回転数モードを表示する領域である。尿素水残量表示領域４１ｊは、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態を表示する領域である。作動油温表示領域４１ｋは、作動油タンク内の作動油の温度状態を表示する領域である。
The engine control state display area 41e is an area for displaying the control state of the engine 11. The engine operating time display area 41f is an area for displaying the cumulative operating time of the engine 11. The cooling water temperature display area 41g is an area for displaying the current temperature state of the engine cooling water. The fuel remaining amount display area 41h is an area for displaying the remaining amount state of the fuel stored in the fuel tank. The rotation speed mode display area 41i is an area for displaying the current rotation speed mode set by the engine rotation speed adjustment dial. The urea water remaining amount display area 41j is an area for displaying the remaining amount state of the urea water stored in the urea water tank. The hydraulic oil temperature display area 41k is an area for displaying the temperature state of the hydraulic oil in the hydraulic oil tank.
カメラ画像表示領域４１ｍは、第１空間認識装置としての撮像装置Ｓ６が撮像した画像を表示する領域である。図１０の例では、カメラ画像表示領域４１ｍは、カメラＳ６Ｂが撮像した画像を表示している。カメラＳ６Ｂが撮像した画像は、ショベル１００の後方の空間を映し出す後方画像であり、カウンタウェイトの画像３ａを含む。
The camera image display area 41m is an area for displaying an image captured by the image pickup device S6 as the first space recognition device. In the example of FIG. 10, the camera image display area 41m displays the image captured by the camera S6B. The image captured by the camera S6B is a rear image that reflects the space behind the excavator 100, and includes a counterweight image 3a.
現重量表示領域４１ｐは、バケット６内の土砂の重量（現重量）を表示する領域である。図１０は、現重量が５５０ｋｇであることを示している。
The current weight display area 41p is an area for displaying the weight (current weight) of the earth and sand in the bucket 6. FIG. 10 shows that the current weight is 550 kg.
累積重量表示領域４１ｑは、ダンプトラックの積載量（累積重量）を表示する領域である。図１０は、累積重量が９５００ｋｇであることを示している。
The cumulative weight display area 41q is an area for displaying the load capacity (cumulative weight) of the dump truck. FIG. 10 shows that the cumulative weight is 9500 kg.
累積重量は、積み込み対象のダンプトラックが入れ替わる度にリセットされる。本実施形態では、コントローラ３０は、ダンプトラックの入れ替わりを自動的に認識して累積重量を自動的にゼロにリセットするように構成されている。具体的には、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が撮像した画像を利用してダンプトラックの入れ替わりを認識する。コントローラ３０は、通信装置を利用してダンプトラックの入れ替わりを認識してもよい。或いは、コントローラ３０は、リセットボタンが押されたときに累積重量をリセットしてもよい。リセットボタンは、ソフトウェアボタンであってもよく、入力装置４２、左操作レバー、又は右操作レバー等に配置されるハードウェアボタンであってもよい。
The cumulative weight is reset each time the dump truck to be loaded is replaced. In the present embodiment, the controller 30 is configured to automatically recognize the replacement of dump trucks and automatically reset the cumulative weight to zero. Specifically, the controller 30 recognizes the replacement of the dump truck by using the image captured by the image pickup device S6. The controller 30 may recognize the replacement of the dump truck by using the communication device. Alternatively, the controller 30 may reset the cumulative weight when the reset button is pressed. The reset button may be a software button, or may be a hardware button arranged on the input device 42, the left operation lever, the right operation lever, or the like.
この構成により、ショベル１００は、ダンプトラックの最大積載重量を超えて、ダンプトラックの荷台に土砂等の積載物が積み込まれてしまうのを防止できる。最大積載重量を超えて積載物が積み込まれていることが台貫での重量測定によって検知されると、ダンプトラックの運転者は、積み込みヤードに戻り、荷台に積み込まれた積載物の一部を下ろす作業を行う必要がある。ショベル１００は、このような積載重量の調整作業の発生を防止できる。
With this configuration, the excavator 100 can prevent a load such as earth and sand from being loaded on the loading platform of the dump truck in excess of the maximum load weight of the dump truck. When the weight measurement on the truck detects that the load exceeds the maximum load weight, the dump truck driver returns to the loading yard and removes a part of the load loaded on the loading platform. It is necessary to carry out the work of lowering. The excavator 100 can prevent the occurrence of such load weight adjustment work.
表示装置４０は、所定の期間中に１又は複数台のダンプトラックの荷台に積み込まれた積載物の合計を表示するように構成されていてもよい。所定の期間は、例えば、１日の作業を開始する時刻から１日の作業を終了する時刻までの期間であってもよい。１日の作業によって作業現場から運び出された積載物の総重量を操作者又は管理者が容易に認識できるようにするためである。
The display device 40 may be configured to display the total number of loads loaded on the loading platform of one or a plurality of dump trucks during a predetermined period. The predetermined period may be, for example, a period from the time when the work of the day starts to the time when the work of the day ends. This is so that the operator or the manager can easily recognize the total weight of the load carried out from the work site by the work of one day.
また、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が撮像した画像に基づき、バケット６内の土砂がダンプトラックの荷台に積み込まれたことを認識した上で、現重量を積算するように構成されていてもよい。ダンプトラックの荷台以外の場所に移された土砂がダンプトラックに積み込まれた土砂として積算されてしまうのを防止するためである。
Further, the controller 30 may be configured to integrate the current weight after recognizing that the earth and sand in the bucket 6 has been loaded on the loading platform of the dump truck based on the image captured by the image pickup device S6. .. This is to prevent the earth and sand moved to a place other than the loading platform of the dump truck from being accumulated as the earth and sand loaded on the dump truck.
コントローラ３０は、アタッチメントの姿勢に基づき、バケット６内の土砂がダンプトラックの荷台に積み込まれたか否かを判定してもよい。具体的には、コントローラ３０は、例えば、バケット６の高さが所定値（例えば、ダンプトラックの荷台の高さ）を超え且つバケット６が開かれた場合に、土砂がダンプトラックの荷台に積み込まれたと判定してもよい。
The controller 30 may determine whether or not the earth and sand in the bucket 6 is loaded on the loading platform of the dump truck based on the posture of the attachment. Specifically, the controller 30 loads the earth and sand into the dump truck bed, for example, when the height of the bucket 6 exceeds a predetermined value (for example, the height of the dump truck bed) and the bucket 6 is opened. It may be determined that the truck has been used.
残重量表示領域４１ｓは、残重量を表示する領域である。最大積載重量表示領域４１ｔは、最大積載重量を表示する領域である。図１０は、累積重量が９５００ｋｇで、残重量が５００ｋｇで、且つ、最大積載重量が１００００ｋｇであることを示している。但し、表示装置４０は、残重量を表示させずに最大積載重量を表示させてもよい。
The remaining weight display area 41s is an area for displaying the remaining weight. The maximum load weight display area 41t is an area for displaying the maximum load weight. FIG. 10 shows that the cumulative weight is 9,500 kg, the remaining weight is 500 kg, and the maximum load weight is 10,000 kg. However, the display device 40 may display the maximum load weight without displaying the remaining weight.
体積表示領域４１ｕは、バケット６内の土砂の体積を表示する領域である。図１０は、体積が１．００ｍ３であることを示している。密度表示領域４１ｗは、バケット６内の土砂の密度を表示する領域である。図１０は、体積が５５０ｋｇ／ｍ３であることを示している。
The volume display area 41u is an area for displaying the volume of earth and sand in the bucket 6. FIG. 10 shows that the volume is 1.00 m 3 . The density display area 41w is an area for displaying the density of earth and sand in the bucket 6. FIG. 10 shows that the volume is 550 kg / m 3 .
メッセージ表示領域４１ｍ１には、メッセージが表示される。例えば、累積重量が最大積載重量を超過した場合にメッセージが表示される。これにより、コントローラ３０は、オペレータに積み降ろし作業を促すことができ、ダンプトラックの過積載を防止することができる。
A message is displayed in the message display area 41m1. For example, a message is displayed when the cumulative weight exceeds the maximum load weight. As a result, the controller 30 can prompt the operator to carry out the loading / unloading work, and can prevent the dump truck from being overloaded.
［重量算出部６４における土砂重量算出方法］
次に、図９を参照しつつ、図１１を用いて、ショベル１００の重量算出部６４におけるバケット６内の土砂（積載物）の重量を算出する方法について説明する。
[Soil weight calculation method in the weight calculation unit 64]
Next, with reference to FIG. 9, a method of calculating the weight of the earth and sand (load) in the bucket 6 in the weight calculation unit 64 of the excavator 100 will be described with reference to FIG.
図１１は、土砂重量の算出に関するパラメータを説明する模式図である。図１１（ａ）はショベル１００を示し、図１１（ｂ）はバケット６付近を示す。尚、以下の説明において、後述するピンＰ１とバケット重心Ｇ３及び土砂重心Ｇｓが水平線Ｌ１上に配置されているものとして説明する。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating parameters related to calculation of soil weight. FIG. 11A shows the excavator 100, and FIG. 11B shows the vicinity of the bucket 6. In the following description, it is assumed that the pin P1, the bucket center of gravity G3, and the earth and sand center of gravity Gs, which will be described later, are arranged on the horizontal line L1.
ここで、上部旋回体３とブーム４を連結するピンをＰ１とする。上部旋回体３とブームシリンダ７を連結するピンをＰ２とする。ブーム４とブームシリンダ７を連結するピンをＰ３とする。ブーム４とアームシリンダ８を連結するピンをＰ４とする。アーム５とアームシリンダ８を連結するピンをＰ５とする。ブーム４とアーム５を連結するピンをＰ６とする。アーム５とバケット６を連結するピンをＰ７とする。また、ブーム４の重心をＧ１とする。アーム５の重心をＧ２とする。バケット６の重心をＧ３とする。バケット６に積載された土砂（積載物）の重心をＧｓとする。基準線Ｌ２は、ピンＰ７を通りバケット６の開口面と平行な線とする。また、ピンＰ１とブーム４の重心Ｇ１との距離をＤ１とする。ピンＰ１とアーム５の重心Ｇ２との距離をＤ２とする。ピンＰ１とバケット６の重心Ｇ３との距離をＤ３とする。ピンＰ１と土砂の重心Ｇｓとの距離をＤｓとする。ピンＰ２とピンＰ３を結ぶ直線（一点鎖線）と、ピンＰ１との距離をＤｃとする。また、ブームシリンダ７のシリンダ圧による力をＦｂ（矢印参照。）とする。また、ブーム重量（ブーム４の自重による重力）のうち、ピンＰ１とブーム重心Ｇ１を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をＷ１ａ（矢印参照。）とする。アーム重量（アーム５の自重による重力）のうち、ピンＰ１とアーム重心Ｇ２を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をＷ２ａとする。バケット６の重量をＷ６とし、バケット６に積載された土砂（積載物）の重量をＷｓ（矢印参照。）とする。
Here, the pin connecting the upper swing body 3 and the boom 4 is referred to as P1. The pin connecting the upper swing body 3 and the boom cylinder 7 is referred to as P2. The pin connecting the boom 4 and the boom cylinder 7 is P3. The pin connecting the boom 4 and the arm cylinder 8 is P4. The pin connecting the arm 5 and the arm cylinder 8 is referred to as P5. The pin connecting the boom 4 and the arm 5 is P6. The pin connecting the arm 5 and the bucket 6 is P7. Further, the center of gravity of the boom 4 is set to G1. The center of gravity of the arm 5 is G2. The center of gravity of the bucket 6 is G3. Let Gs be the center of gravity of the earth and sand (load) loaded on the bucket 6. The reference line L2 passes through the pin P7 and is parallel to the opening surface of the bucket 6. Further, the distance between the pin P1 and the center of gravity G1 of the boom 4 is D1. The distance between the pin P1 and the center of gravity G2 of the arm 5 is D2. The distance between the pin P1 and the center of gravity G3 of the bucket 6 is D3. Let Ds be the distance between the pin P1 and the center of gravity Gs of the earth and sand. Let Dc be the distance between the straight line (dashed line) connecting the pin P2 and the pin P3 and the pin P1. Further, the force due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is defined as Fb (see the arrow). Further, of the boom weight (gravity due to the own weight of the boom 4), the vertical component in the direction perpendicular to the straight line connecting the pin P1 and the boom center of gravity G1 is W1a (see the arrow). Of the arm weight (gravity due to the weight of the arm 5), the vertical component in the direction perpendicular to the straight line connecting the pin P1 and the center of gravity G2 is W2a. The weight of the bucket 6 is W6, and the weight of the earth and sand (load) loaded on the bucket 6 is Ws (see the arrow).
図１１（ａ）に示すように、ピンＰ７の位置は、ブーム角度及びアーム角度により算出される。即ち、ピンＰ７の位置は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検出値に基づいて算出される。
As shown in FIG. 11A, the position of the pin P7 is calculated from the boom angle and the arm angle. That is, the position of the pin P7 is calculated based on the detection values of the boom angle sensor S1 and the arm angle sensor S2.
また、図１１（ｂ）に示すように、ピンＰ７とバケット重心Ｇ３との位置関係（バケット６の基準線Ｌ２と、ピンＰ７とバケット重心Ｇ３を結ぶ直線との間の角度θ４。ピンＰ７とバケット重心Ｇ３との距離Ｄ４。）は、既定値である。また、ピンＰ７と土砂重心Ｇｓとの位置関係（バケット６の基準線Ｌ２と、ピンＰ７と土砂重心Ｇｓを結ぶ直線との間の角度θ５。ピンＰ７と土砂重心Ｇｓとの距離Ｄ５。）は、例えば、実験的に予め求められ、コントローラ３０に記憶されていてもよい。即ち、コントローラ３０は、バケット角度センサＳ３の出力に基づいて、土砂重心Ｇｓ及びバケット重心Ｇ３の位置を推定することができる。
Further, as shown in FIG. 11B, the positional relationship between the pin P7 and the center of gravity G3 of the bucket (the angle θ4 between the reference line L2 of the bucket 6 and the straight line connecting the pin P7 and the center of gravity G3 of the bucket; the pin P7 and the pin P7. The distance D4) from the bucket center of gravity G3 is a default value. Further, the positional relationship between the pin P7 and the center of gravity Gs (the angle θ5 between the reference line L2 of the bucket 6 and the straight line connecting the pin P7 and the center of gravity Gs; the distance D5 between the pin P7 and the center of gravity Gs) is. For example, it may be experimentally obtained in advance and stored in the controller 30. That is, the controller 30 can estimate the positions of the sediment center of gravity Gs and the bucket center of gravity G3 based on the output of the bucket angle sensor S3.
即ち、重心算出部６８は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３の検出値に基づいて、所定の座標系における土砂重心Ｇｓの位置を推定することができる。所定の座標系は、例えば、形状推定装置Ｓ１０の位置を原点とする３次元直交座標系Σarmである。
That is, the center of gravity calculation unit 68 can estimate the position of the center of gravity Gs of earth and sand in a predetermined coordinate system based on the detected values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3. The predetermined coordinate system is, for example, a three-dimensional Cartesian coordinate system Σarm whose origin is the position of the shape estimation device S10.
但し、重心算出部６８は、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの検出値に基づき、或いは、形状推定装置Ｓ１０としてのＬＩＤＡＲの検出値と、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの検出値とに基づき、土砂重心Ｇｓを推定してもよい。
However, the center of gravity calculation unit 68 is based on the detection value of LIDAR as the shape estimation device S10, or the detection value of LIDAR as the shape estimation device S10, and the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3. The center of gravity Gs of earth and sand may be estimated based on the respective detected values of.
次に、ピンＰ１回りの各モーメントの釣り合いの式は、以下の式（Ａ１）で表すことができる。
Next, the equation for the balance of each moment around the pin P1 can be expressed by the following equation (A1).
Ｗｓ×Ｄｓ＋Ｗ１ａ×Ｄ１＋Ｗ２ａ×Ｄ２＋Ｗ３×Ｄ３＝Ｆｂ×Ｄｃ ・・・（Ａ１）
式（Ａ１）を土砂重量Ｗｓについて展開すると、以下の式（Ａ２）で表すことができる。
Ws x Ds + W1a x D1 + W2a x D2 + W3 x D3 = Fb x Dc ... (A1)
When the formula (A1) is expanded with respect to the sediment weight Ws, it can be expressed by the following formula (A2).
Ｗｓ＝（Ｆｂ×Ｄｃ−（Ｗ１ａ×Ｄ１＋Ｗ２ａ×Ｄ２＋Ｗ３×Ｄ３））／Ｄｓ ・・・（Ａ２）
ここで、ブームシリンダ７のシリンダ圧による力Ｆｂは、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂのうちの少なくとも１つの検出値より算出される。距離Ｄｃ及びブーム重量の垂直成分Ｗ１ａは、ブーム角度センサＳ１の検出値より算出される。アーム重量の垂直成分Ｗ２ａ及び距離Ｄ２は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２のそれぞれの検出値より算出される。距離Ｄ１及びバケット重量Ｗ３（バケット６の自重による重力）は既知の値である。また、土砂重心Ｇｓとバケット重心Ｇ３を推定したことにより、距離Ｄｓ、距離Ｄ３も推定される。
Ws = (Fb × Dc- (W1a × D1 + W2a × D2 + W3 × D3)) / Ds ... (A2)
Here, the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is calculated from the detected value of at least one of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B. The vertical component W1a of the distance Dc and the boom weight is calculated from the detected value of the boom angle sensor S1. The vertical component W2a and the distance D2 of the arm weight are calculated from the respective detection values of the boom angle sensor S1 and the arm angle sensor S2. The distance D1 and the bucket weight W3 (gravity due to the weight of the bucket 6) are known values. Further, by estimating the center of gravity Gs of the earth and sand and the center of gravity G3 of the bucket, the distance Ds and the distance D3 are also estimated.
よって、土砂重量Ｗｓは、ブームシリンダ７のシリンダ圧の検出値（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、及び、ブームボトム圧センサＳ７Ｂのうちの少なくとも一方の検出値）、ブーム角度（ブーム角度センサＳ１の検出値）、及びアーム角度（アーム角度センサＳ２の検出値）に基づいて算出され得る。これにより、重量算出部６４は、重心算出部６８で推定した土砂重心Ｇｓに基づいて土砂重量Ｗｓを算出することができる。
Therefore, the earth and sand weight Ws is the detection value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 (detection value of at least one of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B) and the boom angle (detection value of the boom angle sensor S1). ), And the arm angle (detected value of the arm angle sensor S2) can be calculated. As a result, the weight calculation unit 64 can calculate the earth and sand weight Ws based on the earth and sand center of gravity Gs estimated by the center of gravity calculation unit 68.
重量算出部６４は、望ましくは、ショベル１００が規定動作を行っていると判定したときに、土砂重量Ｗｓを算出する。ショベル１００が規定動作を行っているか否かは、例えば、バケットシリンダ９のパイロット圧の検出値に基づいて、バケット６の姿勢を推定することにより、判定することができる。
Desirably, the weight calculation unit 64 calculates the earth and sand weight Ws when it is determined that the excavator 100 is performing the specified operation. Whether or not the excavator 100 is performing the specified operation can be determined, for example, by estimating the posture of the bucket 6 based on the detected value of the pilot pressure of the bucket cylinder 9.
尚、重量算出部６４は、規定動作が行われているときには、バケット６の開口面が水平であるものとみなして、土砂重心を推定し、土砂重量を算出する。しかしながら、重量算出部６４は、前方を撮像するカメラＳ６Ｆでバケット６を撮像し、その画像に基づいて、バケット６の姿勢を推定してもよい。また、重量算出部６４は、カメラＳ６Ｆでバケット６を撮像し、その画像に基づいて、バケット６の開口面が水平であると判定した場合に土砂重心の推定及び土砂重量の算出を行ってもよい。
When the specified operation is performed, the weight calculation unit 64 considers that the opening surface of the bucket 6 is horizontal, estimates the center of gravity of the earth and sand, and calculates the weight of the earth and sand. However, the weight calculation unit 64 may take an image of the bucket 6 with the camera S6F that takes an image of the front, and estimate the posture of the bucket 6 based on the image. Further, the weight calculation unit 64 may take an image of the bucket 6 with the camera S6F and estimate the center of gravity of the earth and sand and calculate the weight of the earth and sand when it is determined that the opening surface of the bucket 6 is horizontal based on the image. good.
このように、図９〜図１１に示す例では、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれている物（土砂等）の重心を算出した上で、バケット６内に取り込まれている物の重量を算出するように構成されている。そのため、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれている物の重量を正確に導き出すことができる。但し、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれている物（土砂等）の重心を算出することなく、バケット６内に取り込まれている物の重量を算出してもよい。
As described above, in the examples shown in FIGS. 9 to 11, the controller 30 calculates the center of gravity of the object (earth and sand, etc.) incorporated in the bucket 6, and then the weight of the object incorporated in the bucket 6. Is configured to calculate. Therefore, the controller 30 can accurately derive the weight of the object taken in the bucket 6. However, the controller 30 may calculate the weight of the object incorporated in the bucket 6 without calculating the center of gravity of the object (earth and sand or the like) incorporated in the bucket 6.
上述のように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントを構成するバケット６と、アタッチメントに取り付けられる空間認識装置としての形状推定装置Ｓ１０と、形状推定装置Ｓ１０の出力に基づいてバケット６内に取り込まれた物の形状を算出する制御装置としてのコントローラ３０と、を備えている。この構成により、ショベル１００は、バケット６内に取り込まれた物の形状から、バケット６内に取り込まれている物の体積を取得できる。
As described above, the shovel 100 according to the embodiment of the present invention includes a lower traveling body 1, an upper turning body 3 rotatably mounted on the lower traveling body 1, an attachment attached to the upper turning body 3, and an attachment. A controller 30 as a control device that calculates the shape of an object taken into the bucket 6 based on the output of the bucket 6 constituting the bucket 6, the shape estimation device S10 as a space recognition device attached to the attachment, and the shape estimation device S10. And have. With this configuration, the excavator 100 can acquire the volume of the object incorporated in the bucket 6 from the shape of the object incorporated in the bucket 6.
コントローラ３０は、形状推定装置Ｓ１０の出力と姿勢センサの出力とに基づいてバケット６内に取り込まれた物の形状を算出するように構成されていてもよい。姿勢センサは、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、及び旋回状態センサＳ５のうちの少なくとも１つである。例えば、コントローラ３０は、形状推定装置Ｓ１０の出力に基づいてバケット６内に取り込まれている土砂の表面（上面）の形状を算出することができる。また、コントローラ３０は、姿勢センサの出力に基づいてバケット６の現在の位置及び姿勢を導き出すことができる。すなわち、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれた土砂の底面（下面）に相当するバケット６の内面の位置及び姿勢を導き出すことができる。その結果、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれている土砂の表面（上面）及び底面（下面）の形状、すなわち、バケット６内に取り込まれている土砂の外面の全体形状を導き出すことができる。この構成により、ショベル１００は、バケット６内に取り込まれた物の外面の全体形状から、バケット６内に取り込まれている物の体積を取得できる。この場合、ショベル１００は、予めバケット６内の土砂の密度がコントローラ３０へ入力されている場合には、算出された体積に基づいてバケット６内の土砂の重量も算出することができる。
The controller 30 may be configured to calculate the shape of an object taken into the bucket 6 based on the output of the shape estimation device S10 and the output of the posture sensor. The attitude sensor is, for example, at least one of a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a machine body tilt sensor S4, and a turning state sensor S5. For example, the controller 30 can calculate the shape of the surface (upper surface) of the earth and sand taken into the bucket 6 based on the output of the shape estimation device S10. Further, the controller 30 can derive the current position and posture of the bucket 6 based on the output of the posture sensor. That is, the controller 30 can derive the position and posture of the inner surface of the bucket 6 corresponding to the bottom surface (lower surface) of the earth and sand taken into the bucket 6. As a result, the controller 30 can derive the shape of the surface (upper surface) and the bottom surface (lower surface) of the earth and sand taken into the bucket 6, that is, the overall shape of the outer surface of the earth and sand taken into the bucket 6. .. With this configuration, the excavator 100 can obtain the volume of the object incorporated in the bucket 6 from the overall shape of the outer surface of the object incorporated in the bucket 6. In this case, the excavator 100 can also calculate the weight of the earth and sand in the bucket 6 based on the calculated volume when the density of the earth and sand in the bucket 6 is input to the controller 30 in advance.
形状推定装置Ｓ１０は、アタッチメントに取り付けられた空間認識装置と、上部旋回体３に取り付けられた空間認識装置とを含んでいてもよい。例えば、図８に示すように、形状推定装置Ｓ１０は、アーム５の腹面に取り付けられた第１形状推定装置Ｓ１０Ａと、キャビン１０の下部前端に取り付けられた第２形状推定装置Ｓ１０Ｃとを含んでいてもよい。この構成により、ショベル１００は、アタッチメントに取り付けられた空間認識装置ばかりでなく、上部旋回体３に取り付けられた空間認識装置によってもバケット６を測定できるため、バケット６の位置及び形状をより正確に推定できる。特に、上部旋回体３に取り付けられた空間認識装置がバケット６の正面ＦＳを測定できるため、ショベル１００は、バケット６の位置及び形状をより正確に推定できる。
The shape estimation device S10 may include a space recognition device attached to the attachment and a space recognition device attached to the upper swivel body 3. For example, as shown in FIG. 8, the shape estimation device S10 includes a first shape estimation device S10A attached to the ventral surface of the arm 5 and a second shape estimation device S10C attached to the lower front end of the cabin 10. You may. With this configuration, the excavator 100 can measure the bucket 6 not only by the space recognition device attached to the attachment but also by the space recognition device attached to the upper swing body 3, so that the position and shape of the bucket 6 can be more accurately determined. Can be estimated. In particular, since the space recognition device attached to the upper swing body 3 can measure the front FS of the bucket 6, the excavator 100 can more accurately estimate the position and shape of the bucket 6.
アタッチメントに取り付けられた空間認識装置としての形状推定装置Ｓ１０は、バケット６を監視範囲内に含む第１の空間認識装置と、上部旋回体３を監視範囲に含む第２の空間認識装置とを含んでいてもよい。或いは、形状推定装置Ｓ１０は、バケット６及び上部旋回体３を監視範囲に含む１又は複数の空間認識装置であってもよい。例えば、図８に示すように、空間認識装置としての第１形状推定装置Ｓ１０Ａは、バケット６を監視範囲内に含む第１の空間認識装置としてのＲＧＢ−Ｄセンサと、上部旋回体３を監視範囲に含む第２の空間認識装置としてのＲＧＢ−Ｄセンサとを含んでいてもよい。そして、バケット６を監視範囲内に含むＲＧＢ−Ｄセンサと、上部旋回体３を監視範囲に含むＲＧＢ−Ｄセンサとは、同じ１つのＲＧＢ−Ｄセンサであってもよく、別々のＲＧＢ−Ｄセンサであってもよい。この構成により、アタッチメントに取り付けられた形状推定装置Ｓ１０は、バケット６の状態を測定できるばかりでなく、形状推定装置Ｓ１０自体の状態をも測定できる。形状推定装置Ｓ１０自体の状態は、例えば、形状推定装置Ｓ１０の位置及び姿勢である。そのため、この構成では、姿勢センサは省略されてもよい。アタッチメントに取り付けられた形状推定装置Ｓ１０は、自身が取得した情報に基づき、ブーム４、アーム５、及びバケット６の位置及び姿勢を認識できるためである。
The shape estimation device S10 as a space recognition device attached to the attachment includes a first space recognition device including the bucket 6 in the monitoring range and a second space recognition device including the upper swivel body 3 in the monitoring range. You may be. Alternatively, the shape estimation device S10 may be one or a plurality of space recognition devices including the bucket 6 and the upper swivel body 3 in the monitoring range. For example, as shown in FIG. 8, the first shape estimation device S10A as the space recognition device monitors the RGB-D sensor as the first space recognition device including the bucket 6 within the monitoring range and the upper swivel body 3. An RGB-D sensor as a second space recognition device included in the range may be included. The RGB-D sensor including the bucket 6 in the monitoring range and the RGB-D sensor including the upper swivel body 3 in the monitoring range may be the same RGB-D sensor, and may be separate RGB-D sensors. It may be a sensor. With this configuration, the shape estimation device S10 attached to the attachment can not only measure the state of the bucket 6 but also the state of the shape estimation device S10 itself. The state of the shape estimation device S10 itself is, for example, the position and orientation of the shape estimation device S10. Therefore, the attitude sensor may be omitted in this configuration. This is because the shape estimation device S10 attached to the attachment can recognize the positions and postures of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 based on the information acquired by itself.
コントローラ３０は、バケット６の設計データを用いてバケット６内に取り込まれた物の体積を推定するように構成されていてもよい。バケット６の設計データは、例えば、バケット６の幅、長さ、開口面と正面ＦＳとの間の角度等を含む。バケット６の設計データは、例えば、ショベル１００に搭載されている記憶装置にＣＡＤモデルとして記憶されていてもよい。この構成により、コントローラ３０は、バケット６の正面ＦＳ等のバケット６の一部の位置及び姿勢に関する情報を取得するだけで、バケット６の全体の位置及び姿勢を導き出すことができる。そして、コントローラ３０は、バケット６の全体の位置及び姿勢から、バケット６内に取り込まれている物の形状（特に、バケット６内に取り込まれている物の底面等、形状推定装置Ｓ１０による測定が行われない部分の形状）を導き出すことができる。その結果、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれている物の外面の全体形状を認識することができ、その全体形状から物の体積を導き出すことができる。
The controller 30 may be configured to estimate the volume of an object taken into the bucket 6 using the design data of the bucket 6. The design data of the bucket 6 includes, for example, the width and length of the bucket 6, the angle between the opening surface and the front FS, and the like. The design data of the bucket 6 may be stored as a CAD model in a storage device mounted on the shovel 100, for example. With this configuration, the controller 30 can derive the entire position and posture of the bucket 6 only by acquiring information on the position and posture of a part of the bucket 6 such as the front FS of the bucket 6. Then, the controller 30 can measure the shape of the object incorporated in the bucket 6 (particularly, the bottom surface of the object incorporated in the bucket 6) from the overall position and posture of the bucket 6 by the shape estimation device S10. The shape of the part that is not performed) can be derived. As a result, the controller 30 can recognize the overall shape of the outer surface of the object taken in the bucket 6, and can derive the volume of the object from the overall shape.
コントローラ３０は、複数の時点での形状推定装置Ｓ１０の出力に基づいてバケット６内に取り込まれた物の体積を推定するように構成されていてもよい。この場合、バケット６の姿勢は、各時点で異なる。例えば、コントローラ３０は、第１時点においてバケット６が所定の第１姿勢になったときに推定した体積Ｖ、及び、第２時点においてバケット６が所定の第２姿勢になったときに推定した体積Ｖのうちの大きい方を最終的な体積Ｖとしてもよい。或いは、コントローラ３０は、第１時点においてバケット６が所定の第１姿勢になったときに推定した体積Ｖ、第２時点においてバケット６が所定の第２姿勢になったときに推定した体積Ｖ、及び、第３時点においてバケット６が所定の第３姿勢になったときに推定した体積Ｖのうちの最小値を最終的な体積Ｖとしてもよい。この構成により、コントローラ３０は、推定する体積Ｖの精度を高めることができる。１つの時点で推定した不適切な体積Ｖの値によって最終的な体積Ｖの値が決まってしまうのを抑制或いは防止できるためである。
The controller 30 may be configured to estimate the volume of the object taken into the bucket 6 based on the outputs of the shape estimation device S10 at a plurality of time points. In this case, the posture of the bucket 6 is different at each time point. For example, the controller 30 has a volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined first posture at the first time point, and a volume estimated when the bucket 6 is in the predetermined second posture at the second time point. The larger of V may be the final volume V. Alternatively, the controller 30 has a volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined first posture at the first time point, and a volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined second posture at the second time point. Further, the minimum value of the volume V estimated when the bucket 6 is in the predetermined third posture at the third time point may be the final volume V. With this configuration, the controller 30 can improve the accuracy of the estimated volume V. This is because it is possible to suppress or prevent the final value of the volume V from being determined by the inappropriate value of the volume V estimated at one time point.
コントローラ３０は、アタッチメントを駆動する油圧アクチュエータにおける作動油の圧力に基づいてバケット６内に取り込まれた物の重量を算出し、且つ、バケット６内に取り込まれた物の重量と体積とに基づいてその物の密度を算出するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、ブームボトム圧に基づいてバケット６内に取り込まれた土砂の重量を算出し、その土砂の重量と上述の処理によって導き出した土砂の体積とに基づいてその土砂の密度を算出してもよい。この構成により、コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれている物の密度を導き出すことができる。そして、コントローラ３０は、例えば、物の密度を一旦導き出した後は、ブーム上げ操作が行われる度に物の重量を導き出すことなく、物の体積を導き出すだけで物の重量を算出できる。
The controller 30 calculates the weight of the object taken into the bucket 6 based on the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic actuator that drives the attachment, and is based on the weight and volume of the object taken into the bucket 6. It may be configured to calculate the density of the object. For example, the controller 30 calculates the weight of the earth and sand taken into the bucket 6 based on the boom bottom pressure, and calculates the density of the earth and sand based on the weight of the earth and sand and the volume of the earth and sand derived by the above-mentioned treatment. You may. With this configuration, the controller 30 can derive the density of the objects taken in the bucket 6. Then, for example, after the density of the object is once derived, the controller 30 can calculate the weight of the object only by deriving the volume of the object without deriving the weight of the object each time the boom raising operation is performed.
コントローラ３０は、バケット６内に取り込まれた土砂の密度に基づいてその土砂の特性を導き出すように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、上述の処理で導き出した土砂の密度を検索キーとして、ショベル１００に搭載されている記憶装置に予め記憶された土砂特性テーブルを参照することにより、その密度に対応する土砂特性を導き出してもよい。この構成により、コントローラ３０は、例えば、導き出した土砂特性に関する情報をショベル１００の操作者に提示できる。或いは、コントローラ３０は、導き出した土砂特性に応じ、マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能によって実現されるショベル１００の動きを調整できる。
The controller 30 may be configured to derive the characteristics of the sediment based on the density of the sediment taken into the bucket 6. For example, the controller 30 uses the sediment density derived in the above process as a search key, and by referring to the sediment characteristic table stored in advance in the storage device mounted on the excavator 100, the sediment characteristic corresponding to the density is used. May be derived. With this configuration, the controller 30 can present, for example, information on the derived earth and sand characteristics to the operator of the excavator 100. Alternatively, the controller 30 can adjust the movement of the excavator 100 realized by the machine guidance function or the machine control function according to the derived earth and sand characteristics.
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、条件、及び形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更され得る。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わされてもよい。
The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. Those skilled in the art with appropriate design changes to these specific examples are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. Each element provided in each of the above-mentioned specific examples, its arrangement, conditions, a shape, and the like are not limited to those exemplified, and may be changed as appropriate. Each element included in each of the above-mentioned specific examples may be appropriately combined as long as a technical contradiction does not occur.