JP6878226B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は作業機械に関する。

油圧ショベルに代表される，作業機（フロント作業機）を備えた作業機械は，オペレータが操作レバーを操作することで，作業機が駆動され，施工対象となる地形を所望の形状に整形する。このような作業の支援を目的とした技術として，マシンガイダンス（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｇｕｉｄａｎｃｅ：ＭＧ）がある。ＭＧは，最終的に実現したい施工対象面の所望の形状を示す設計面データと，作業機の位置関係を表示することで，オペレータの操作支援を実現する技術である。

たとえば特開２０１４−１０１６６４号公報には，バケット（作業具）を含む作業機と，作業機が取り付けられる掘削機械の表示システムであって，バケットの先端の位置の情報を検出する作業機状態検出部と，設計地形を示す設計面の位置情報及びバケットの外形情報を記憶する記憶部と，バケットの先端の位置の情報とバケットの外形情報に基づいて，バケットの先端を少なくとも含みバケット尻部の外形に沿って予め複数点定められた，位置を計測するための計測基準点のうち，設計面に最も近い計測基準点を求める処理部と，を含む掘削機械の表示システムが開示されている。つまり，設計面とバケットの距離のうち，最短距離を算出している。さらに，この最短距離に基づいて警報を発報したり、警報として音を発報する態様を変更したりする,と記載されている。

特開２０１４−１０１６６４号公報

特開２０１４−１０１６６４号公報では，バケットと設計面の距離が近く現況地形を掘りすぎる可能性（バケットが設計面に衝突する可能性）があることをオペレータに認識させるための警報の発報を設計面とバケットの距離のみに基づいて行っている。そのため，現況地形を掘りすぎる可能性が無い場合でも，当該距離によっては警報が発報される可能性がある。たとえば，現状の施工対象の地形（以下，現況地形と称する）が設計面の下方にある場合，すなわち，現況地形に対して盛土を行う場合には，バケットにより現況地形を掘りすぎる可能性に関する警報は不要となる。また，盛土作業中に不要な警報が頻繁に出力されることは，オペレータに煩わしさを感じさせる。このように,必要な場合のみ提供されることが好ましいという点は,警報のみに該当する問題ではなく,警報及び距離表示を含む現況地形と目標面の位置に関する操作支援情報の通達全般に当て嵌まる問題である。

本発明の目的は，現況地形と目標面の位置に関する操作支援情報を必要な場合にのみ通達できる作業機械を提供することにある。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，多関節型の作業機と，前記作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと，前記油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と，オペレータに操作支援情報を通達するための通達装置と，任意に設定した複数の目標面のうち所定の目標面と前記作業機との距離に基づいて前記操作支援情報を通達するか否かを制御する通達制御部を有する制御装置とを備える作業機械において，前記作業機の作業対象となる現況地形の位置を取得する現況地形取得装置をさらに備え，前記制御装置は，前記現況地形と前記作業機に最も近い目標面の位置と前記作業機に最も近い目標面に前記作業機の動作方向で隣接する目標面の位置とを比較して前記現況地形と前記作業機に最も近い目標面の位置との上下関係および、前記現況地形と前記作業機に最も近い目標面に前記作業機の動作方向で隣接する目標面の位置との上下関係を判定する目標面比較部を備え，前記通達制御部は，前記目標面比較部の判定結果に基づいて前記操作支援情報の内容を変更するものとする。

本発明によれば不要な操作支援情報が通達されることを防止できるので，オペレータが不要な操作支援情報に悩まされることを防止できる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成図。 本発明の実施形態に係る油圧ショベルの制御コントローラを油圧駆動装置と共に示す図。 図２中のフロント制御用油圧ユニット１６０の詳細図。 図１の油圧ショベルにおける座標系および目標面を示す図。 油圧ショベルの制御コントローラ４０のハードウェア構成図。 油圧ショベルの制御コントローラ４０の機能ブロック図。 図６中のＭＧ及びＭＣ制御部４３の機能ブロック図。 目標面比較部６２による現況地形８００と目標面７００の上下関係の判定方法の説明図。 作業機１Ａの可動範囲，作業可能範囲Ｄ，作業不可能範囲Ｆを示す図。 目標面比較部６２による現況地形８００と目標面７００の上下関係の判定に作業機１Aの可動範囲情報を考慮する場合の説明図。 通達制御部３７４による通達内容の制御フロー図。 ステップＳＢ１０８に進んだ場合の通達装置５３の表示画面の一例。 ステップＳＢ１０５に進んだ場合の通達装置５３の表示画面の一例。 ステップＳＢ１０２に進んだ場合の通達装置５３の表示画面の一例。 ステップＳＢ１０２に進んだ場合の通達装置５３の表示画面の一例。 アクチュエータ制御部８１によるブーム上げ制御のフロー図。 通達内容変更フラグが下りている場合の距離Ｄと制限値ａｙの関係図。 目標面比較部６２における通達内容変更フラグに関するフローチャート。 目標面比較部６２におけるＭＧ対象目標面変更フラグに関するフローチャート。 最短目標面と移動先目標面の説明図。 通達内容変更フラグが上がっている場合の距離Ｄと制限値ａｙの関係図。 図８の例においてステップＳＢ１０２に進んだ場合の通達装置５３の表示画面の一例。

以下，本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお，以下では，作業機の先端の作業具（アタッチメント）としてバケット１０を備える油圧ショベルを例示するが，バケット以外のアタッチメントを備える作業機械で本発明を適用しても構わない。さらに，複数のリンク部材（アタッチメント，アーム，ブーム等）を連結して構成される多関節型の作業機を有するものであれば油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。

また，本稿では，或る形状を示す用語（例えば，目標面，設計面等）とともに用いられる「上」，「上方」又は「下方」という語の意味に関し，「上」は当該或る形状の「表面」を意味し，「上方」は当該或る形状の「表面より高い位置」を意味し，「下方」は当該或る形状の「表面より低い位置」を意味することとする。また，以下の説明では，同一の構成要素が複数存在する場合，符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが，当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば，３つのポンプ３００ａ，３００ｂ，３００ｃが存在するとき，これらをまとめてポンプ３００と表記することがある。

＜油圧ショベルの全体構成＞
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成図であり，図２は本発明の実施形態に係る油圧ショベルの制御コントローラを油圧駆動装置と共に示す図であり，図３は図２中のフロント制御用油圧ユニット１６０の詳細図である。

図１において，油圧ショベル１は，多関節型のフロント作業機１Ａと，車体１Ｂで構成されている。車体１Ｂは，左右の走行油圧モータ３ａ，３ｂ（油圧モータ３ａは図２を参照）により走行する下部走行体１１と，下部走行体１１の上に取り付けられ，旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２とからなる。

フロント作業機１Ａは，垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８，アーム９及びバケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されており，アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され，アーム９はアームシリンダ６によって駆動され，バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。

ブーム８，アーム９，バケット１０の回動角度α，β，γ（図５参照）を測定可能なように，ブームピンにブーム角度センサ３０，アームピンにアーム角度センサ３１，バケットリンク１３にバケット角度センサ３２が取付けられ，上部旋回体１２には基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の傾斜角θ（図５参照）を検出する車体傾斜角センサ３３が取付けられている。なお，角度センサ３０，３１，３２はそれぞれ基準面（例えば水平面）に対する角度センサに代替可能である。

上部旋回体１２に設けられた運転室内には，走行右レバー２３ａ（図１）を有し走行右油圧モータ３ａ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ａ（図２）と，走行左レバー２３ｂ（図１）を有し走行左油圧モータ３ｂ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ｂ（図２）と，操作右レバー１ａ（図１）を共有しブームシリンダ５（ブーム８）及びバケットシリンダ７（バケット１０）を操作するための操作装置４５ａ，４６ａ（図２）と，操作左レバー１ｂ（図１）を共有しアームシリンダ６（アーム９）及び旋回油圧モータ４（上部旋回体１２）を操作するための操作装置４５ｂ，４６ｂ（図２）が設置されている。以下では，走行右レバー２３ａ，走行左レバー２３ｂ，操作右レバー１ａおよび操作左レバー１ｂを操作レバー１，２３と総称することがある。

上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は，油圧ポンプ２とパイロットポンプ４８を駆動する。油圧ポンプ２はレギュレータ２ａによって容量が制御される可変容量型ポンプであり，パイロットポンプ４８は固定容量型ポンプである。本実施形態においては，図２に示すように，パイロットライン１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９の途中にシャトルブロック１６２が設けられている。操作装置４５，４６，４７から出力された油圧信号が，このシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａにも入力される。シャトルブロック１６２の詳細構成は省略するが，油圧信号がシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａに入力されており，油圧ポンプ２の吐出流量が当該油圧信号に応じて制御される。

パイロットポンプ４８の吐出配管であるポンプライン１７０はロック弁３９を通った後，複数に分岐して操作装置４５，４６，４７，フロント制御用油圧ユニット１６０内の各弁に接続している。ロック弁３９は本例では電磁切換弁であり，その電磁駆動部は上部旋回体１２の運転室に配置されたゲートロックレバー（不図示）の位置検出器と電気的に接続している。ゲートロックレバーのポジションは位置検出器で検出され，その位置検出器からロック弁３９に対してゲートロックレバーのポジションに応じた信号が入力される。ゲートロックレバーのポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じてポンプライン１７０が遮断され，ロック解除位置にあればロック弁３９が開いてポンプライン１７０が開通する。つまり，ポンプライン１７０が遮断された状態では操作装置４５，４６，４７による操作が無効化され，旋回，掘削等の動作が禁止される。

操作装置４５，４６，４７は，油圧パイロット方式であり，パイロットポンプ４８から吐出される圧油をもとに，それぞれオペレータにより操作される操作レバー１，２３の操作量（例えば，レバーストローク）と操作方向に応じたパイロット圧（操作圧と称することがある）を発生する。このように発生したパイロット圧は，コントロールバルブユニット２０内の対応する流量制御弁１５ａ〜１５ｆ（図２または図３参照）の油圧駆動部１５０ａ〜１５５ｂにパイロットライン１４４ａ〜１４９ｂ（図３参照）を介して供給され，これら流量制御弁１５ａ〜１５ｆを駆動する制御信号として利用される。

油圧ポンプ２から吐出された圧油は，流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ（図３参照）を介して走行右油圧モータ３ａ，走行左油圧モータ３ｂ，旋回油圧モータ４，ブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７，に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７が伸縮することで，ブーム８，アーム９，バケット１０がそれぞれ回動し，バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また，供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで，下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。そして，供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ，走行左油圧モータ３ｂが回転することで，下部走行体１１が走行する。

作業機１Ａの姿勢は図４のショベル基準座標に基づいて定義できる。図４のショベル基準座標は，上部旋回体１２に設定された座標であり，ブーム８の基底部を原点とし，上部旋回体１２における鉛直方向にＺ軸，水平方向にＸ軸を設定した。Ｘ軸に対するブーム８の傾斜角をブーム角α，ブームに対するアーム９の傾斜角をアーム角β，アームに対するバケット爪先の傾斜角をバケット角γとした。水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（上部旋回体１２）の傾斜角を傾斜角θとした。ブーム角αはブーム角度センサ３０により，アーム角βはアーム角度センサ３１により，バケット角γはバケット角度センサ３２により，傾斜角θは車体傾斜角センサ３３により検出される。ブーム角αは，ブーム８を最大（最高）まで上げたとき（ブームシリンダ５が上げ方向のストロークエンドのとき，つまりブームシリンダ長が最長のとき）に最少となり，ブーム８を最小（最低）まで下げたとき（ブームシリンダ５が下げ方向のストロークエンドのとき，つまりブームシリンダ長が最短のとき）に最大となる。アーム角βは，アームシリンダ長が最短のときに最小となり，アームシリンダ長が最長のときに最大となる。バケット角γは，バケットシリンダ長が最短のとき（図４のとき）に最小となり，バケットシリンダ長が最長のときに最大となる。このとき，ブーム８の基底部からアーム９との接続部までの長さをＬ１，アーム９とブーム８の接続部からアーム９とバケット１０の接続部までの長さをＬ２，アーム９とバケット１０の接続部からバケット１０の先端部までの長さをＬ３とすると，ショベル基準座標におけるバケット１０の先端位置は，Ｘ_ｂｋをＸ方向位置，Ｚ_ｂｋをＺ方向位置として，以下の式で表すことができる。

また，油圧ショベル１は，上部旋回体１２に一対のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｔｅｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ１４Ａ，１４Ｂを備えている。ＧＮＳＳアンテナ１４からの情報に基づき，グローバル座標系における油圧ショベル１の位置，またバケット１０の位置を算出することができる。

図５は本実施形態に係る油圧ショベルが備えるＭＧならびにマシンコントロール（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＣ）システムの構成図である。図５のシステムは，ＭＧとして，バケット１０と任意に設定した目標面７００とバケット１０の位置関係を通達装置５３を介してオペレータに通達する処理を実行することで，オペレータ操作を支援する。また，図５のシステムは，ＭＣとして，操作装置４５，４６がオペレータに操作されたとき，フロント作業機１Ａを予め定められた条件に基づいて制御する処理を実行する。例えば本実施形態では任意に設定した目標面７００上又はその上方の領域にバケット１０が保持されるようにＭＣが機能することがある。本稿ではＭＣを，操作装置４５，４６の非操作時に作業機１Ａの動作をコンピュータにより制御する「自動制御」に対して，操作装置４５，４６の操作時にのみ作業機１Ａの動作をコンピュータにより制御する「半自動制御」と称することがある。次に本実施形態におけるＭＧ及びＭＣの詳細を説明する。

フロント作業機１ＡのＭＧとして，目標面７００（図４参照）と作業機１Ａの先端の位置関係を，通達装置５３によりオペレータに通達する。本実施形態の通達装置５３は表示装置（例えば液晶ディスプレイ）及び音声出力装置（例えばスピーカ）であり，これらを介して通達装置５３はバケット１０の爪先と目標面７００の距離に関する操作支援情報をオペレータに通達する。詳細は後述するが,操作支援情報には,例えば,バケット１０の爪先と目標面の距離表示や、バケット１０が目標面７００に近づいた際の警報が含まれる。後者の警報には,表示装置によるライトバー表示や,音声出力装置による警報音が含まれる。警報音は，例えば目標面７００とバケット１０の距離が第１閾値から第２閾値（第１閾値＞第２閾値）の範囲では断続音とし，第２閾値未満の範囲では目標面７００に近づくにつれ断続音の間隔を短くし，目標面７００上にバケット１０が存在しているとき（すなわち距離がゼロのとき）には連続音とする，といった方法がある。

フロント作業機１ＡのＭＣとしては，操作装置４５ｂ，４６ａを介して掘削操作（具体的には，アームクラウド，バケットクラウド及びバケットダンプの少なくとも１つの指示）が入力された場合，目標面７００（図４参照）と作業機１Ａの先端（本実施形態ではバケット１０の爪先とする）の位置関係に基づいて，作業機１Ａの先端の位置が目標面７００上及びその上方の領域内に保持されるように油圧アクチュエータ５，６，７のうち少なくとも１つを強制的に動作させる制御信号（例えば，ブームシリンダ５を伸ばして強制的にブーム上げ動作を行う）を該当する流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃに出力する。

このＭＣによりバケット１０の爪先が目標面７００の下方に侵入することが防止されるので，オペレータの技量の程度に関わらず目標面７００に沿った掘削が可能となる。なお，本実施形態では，ＭＣ時のフロント作業機１Ａの制御点を，油圧ショベルのバケット１０の爪先（作業機１Ａの先端）に設定しているが，制御点は作業機１Ａの先端部分の点であればバケット爪先以外にも変更可能である。

図５のシステムは，作業機姿勢検出装置５０と，目標面設定装置５１と，オペレータ操作検出装置５２ａと，運転室内に設置され，目標面７００と作業機１Ａの位置関係を通達可能な通達装置５３と，作業機１Ａの作業対象となる現況地形８００の位置情報を取得する現況地形取得装置９６と，ＭＧ及びＭＣを司るコンピュータである制御コントローラ（制御装置）４０とを備えている。

作業機姿勢検出装置５０は，ブーム角度センサ３０，アーム角度センサ３１，バケット角度センサ３２，車体傾斜角センサ３３から構成される。これらの角度センサ３０，３１，３２，３３は作業機１Ａの姿勢センサとして機能している。

目標面設定装置５１は，目標面７００に関する情報（各目標面の位置情報や傾斜角度情報を含む）を入力可能なインターフェースである。目標面設定装置５１は，グローバル座標系（絶対座標系）上に規定された目標面の３次元データを格納した外部端末（図示せず）と接続されている。なお，目標面設定装置５１を介した目標面の入力は，オペレータが手動で行っても良い。

オペレータ操作検出装置５２ａは，オペレータによる操作レバー１ａ，１ｂ（操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ）の操作によってパイロットライン１４４，１４５，１４６に生じる操作圧（第１制御信号）を取得する圧力センサ７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂから構成される。すなわち，作業機１Ａに係る油圧シリンダ５，６，７に対する操作を検出している。

現況地形取得装置９６としては，例えばショベル１に備えられたステレオカメラ，レーザスキャナ又は超音波センサ等が利用できる。これらの装置はショベル１から現況地形上の点までの距離を計測するものであり，現況地形取得装置９６で取得した現況地形は膨大な量の点群の位置データで定義される。なお，現況地形の３次元データをステレオカメラ，レーザスキャナ又は超音波センサ等を搭載したドローン等により予め取得しておき，当該３次元データを制御コントローラ４０内に取り込むためのインターフェースとして現況地形取得装置９６を構成しても良い。

＜フロント制御用油圧ユニット１６０＞
図３に示すように，フロント制御用油圧ユニット１６０は，ブーム８用の操作装置４５ａのパイロットライン１４４ａ，１４４ｂに設けられ，操作レバー１ａの操作量としてパイロット圧（第１制御信号）を検出する圧力センサ７０ａ，７０ｂと，一次ポート側がポンプライン１７０を介してパイロットポンプ４８に接続されパイロットポンプ４８からのパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５４ａと，ブーム８用の操作装置４５ａのパイロットライン１４４ａと電磁比例弁５４ａの二次ポート側に接続され，パイロットライン１４４ａ内のパイロット圧と電磁比例弁５４ａから出力される制御圧（第２制御信号）の高圧側を選択し，流量制御弁１５ａの油圧駆動部１５０ａに導くシャトル弁８２ａと，ブーム８用の操作装置４５ａのパイロットライン１４４ｂに設置され，制御コントローラ４０からの制御信号を基にパイロットライン１４４ｂ内のパイロット圧（第１制御信号）を低減して出力する電磁比例弁５４ｂを備えている。

また，フロント制御用油圧ユニット１６０は，アーム９用のパイロットライン１４５ａ，１４５ｂに設置され，操作レバー１ｂの操作量としてパイロット圧（第１制御信号）を検出して制御コントローラ４０に出力する圧力センサ７１ａ，７１ｂと，パイロットライン１４５ｂに設置され，制御コントローラ４０からの制御信号を基にパイロット圧（第１制御信号）を低減して出力する電磁比例弁５５ｂと，パイロットライン１４５ａに設置され，制御コントローラ４０からの制御信号を基にパイロットライン１４５ａ内のパイロット圧（第１制御信号）を低減して出力する電磁比例弁５５ａが設けられている。

また，フロント制御用油圧ユニット１６０は，バケット１０用のパイロットライン１４６ａ，１４６ｂには，操作レバー１ａの操作量としてパイロット圧（第１制御信号）を検出して制御コントローラ４０に出力する圧力センサ７２ａ，７２ｂと，制御コントローラ４０からの制御信号を基にパイロット圧（第１制御信号）を低減して出力する電磁比例弁５６ａ，５６ｂと，一次ポート側がパイロットポンプ４８に接続されパイロットポンプ４８からのパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５６ｃ，５６ｄと，パイロットライン１４６ａ，１４６ｂ内のパイロット圧と電磁比例弁５６ｃ，５６ｄから出力される制御圧の高圧側を選択し，流量制御弁１５ｃの油圧駆動部１５２ａ，１５２ｂに導くシャトル弁８３ａ，８３ｂとがそれぞれ設けられている。なお，図３では，圧力センサ７０，７１，７２と制御コントローラ４０との接続線は紙面の都合上省略している。

電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂは，非通電時には開度が最大で，制御コントローラ４０からの制御信号である電流を増大させるほど開度は小さくなる。一方，電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄは，非通電時には開度をゼロ，通電時に開度を有し，制御コントローラ４０からの電流（制御信号）を増大させるほど開度は大きくなる。このように各電磁比例弁の開度５４，５５，５６は制御コントローラ４０からの制御信号に応じたものとなる。

上記のように構成される制御用油圧ユニット１６０において，制御コントローラ４０から制御信号を出力して電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄを駆動すると，対応する操作装置４５ａ，４６ａのオペレータ操作が無い場合にもパイロット圧（第２制御信号）を発生できるので，ブーム上げ動作，バケットクラウド動作，バケットダンプ動作を強制的に発生できる。また，これと同様に制御コントローラ４０により電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを駆動すると，操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａのオペレータ操作により発生したパイロット圧（第１制御信号）を減じたパイロット圧（第２制御信号）を発生することができ，ブーム下げ動作，アームクラウド／ダンプ動作，バケットクラウド／ダンプ動作の速度をオペレータ操作の値から強制的に低減できる。

本稿では，流量制御弁１５ａ〜１５ｃに対する制御信号のうち，操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作によって発生したパイロット圧を「第１制御信号」と称する。そして，流量制御弁１５ａ〜１５ｃに対する制御信号のうち，制御コントローラ４０で電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを駆動して第１制御信号を補正（低減）して生成したパイロット圧と，制御コントローラ４０で電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄを駆動して第１制御信号とは別に新たに生成したパイロット圧を「第２制御信号」と称する。

第２制御信号は，第１制御信号によって発生される作業機１Ａの制御点の速度ベクトルが所定の条件に反するときに生成され，当該所定の条件に反しない作業機１Ａの制御点の速度ベクトルを発生させる制御信号として生成される。なお，同一の流量制御弁１５ａ〜１５ｃにおける一方の油圧駆動部に対して第１制御信号が，他方の油圧駆動部に対して第２制御信号が生成される場合は，第２制御信号を優先的に油圧駆動部に作用させるものとし，第１制御信号を電磁比例弁で遮断し，第２制御信号を当該他方の油圧駆動部に入力する。したがって，流量制御弁１５ａ〜１５ｃのうち第２制御信号が演算されたものについては第２制御信号を基に制御され，第２制御信号が演算されなかったものについては第１制御信号を基に制御され，第１及び第２制御信号の双方が発生しなかったものについては制御（駆動）されないことになる。上記のように第１制御信号と第２制御信号を定義すると，ＭＣは，第２制御信号に基づく流量制御弁１５ａ〜１５ｃの制御ということもできる。

＜制御コントローラ４０＞
図５において制御コントローラ４０は，入力インターフェース９１と，プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）９２と，記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）９３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４と，出力インターフェース９５とを有している。入力インターフェース９１には，作業機姿勢検出装置５０である角度センサ３０〜３２及び傾斜角センサ３３からの信号と，目標面７００を設定するための装置である目標面設定装置５１からの信号と，現況地形８００を取得する現況地形取得装置９６からの信号が入力され，ＣＰＵ９２が演算可能なように変換する。ＲＯＭ９３は，後述するフローチャートに係る処理を含めＭＧを実行するための制御プログラムと，当該フローチャートの実行に必要な各種情報等が記憶された記録媒体であり，ＣＰＵ９２は，ＲＯＭ９３に記憶された制御プログラムに従って入力インターフェース９１及びＲＯＭ９３，ＲＡＭ９４から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力インターフェース９５は，ＣＰＵ９２での演算結果に応じた出力用の信号を作成し，その信号を通達装置５３に出力することで，車体１Ｂ，バケット１０及び目標面７００等の画像を通達装置５３の画面上に表示させる。

なお，図５の制御コントローラ４０は，記憶装置としてＲＯＭ９３及びＲＡＭ９４という半導体メモリを備えているが，記憶装置であれば特に代替可能であり，例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備えても良い。

図６は，制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は，ＭＧ及びＭＣ制御部４３と，電磁比例弁制御部４４と，通達制御部３７４を備えている。

通達制御部３７４は，ＭＧ及びＭＣ制御部４３から出力される情報（例えば作業機姿勢及び目標面の情報等）を基に通達装置５３によって通達される操作支援情報の内容（以下「通達内容」と称することがある）を制御する部分である。通達制御部３７４には，作業機１Ａの画像及びアイコンを含む表示関連データが多数格納されている表示ＲＯＭが備えられており，通達制御部３７４が，入力情報に含まれるフラグ（例えば図１８の通達内容変更フラグと図１９のＭＧ対象目標面変更フラグ）に基づいて所定のプログラムを読み出すとともに，通達装置（表示装置）５３における表示制御をする。また，通達装置（音声出力装置）５３が出力する音声の内容についても制御する。通達制御部３７４は，予め設定された複数の目標面のうち所定の目標面とバケット１０の距離に基づいて当該所定の目標面とバケット１０の距離に関する警報（操作支援情報）としてライトバー表示や警報音を通達するか否かの判断も行っている。

＜ＭＧ及びＭＣ制御部４３＞
図７は図６中のＭＧ及びＭＣ制御部４３の機能ブロック図である。ＭＧ及びＭＣ制御部４３は，操作量演算部４３ａと，姿勢演算部４３ｂと，目標面演算部４３ｃと，アクチュエータ制御部８１と，目標面比較部６２を備えている。

操作量演算部４３ａは，オペレータ操作検出装置５２ａからの入力を基に操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ（操作レバー１ａ，１ｂ）の操作量を算出する。圧力センサ７０，７１，７２の検出値から操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作量が算出できる。

なお，圧力センサ７０，７１，７２による操作量の算出は一例に過ぎず，例えば各操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作レバーの回転変位を検出する位置センサ（例えば，ロータリーエンコーダ）で当該操作レバーの操作量を検出しても良い。また，操作量から動作速度を算出する構成に代えて，各油圧シリンダ５，６，７の伸縮量を検出するストロークセンサを取り付け，検出した伸縮量の時間変化を基に各シリンダの動作速度を算出する構成も適用可能である。

姿勢演算部４３ｂは作業機姿勢検出装置５０からの情報に基づき，ローカル座標系（ショベル基準座標）におけるフロント作業機１Ａの姿勢と，バケット１０の爪先の位置を演算する。既述のとおり，バケット１０の爪先位置（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は，式（１）及び式（２）により演算できる。

目標面演算部４３ｃは，目標面設定装置５１からの情報に基づき目標面７００の位置情報を演算し，これをＲＡＭ９４内に記憶する。本実施形態では，図４に示すように，３次元の目標面を作業機１Ａが移動する平面（作業機の動作平面）で切断した断面形状を目標面７００（２次元の目標面）として利用する。

なお，図４の例では目標面７００は１つだが，目標面が複数存在する場合もある。目標面が複数存在する場合には，例えば，作業機１Ａから最も近いものを目標面と設定する方法や，バケット爪先の下方に位置するものを目標面とする方法や，任意に選択したものを目標面とする方法等がある。

アクチュエータ制御部８１は，操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作時に，予め定めた条件に従って複数の油圧アクチュエータ５，６，７の少なくとも１つを制御する。本実施形態のアクチュエータ制御部８１は，後述する図１６，１７，２１のように，操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作時に，目標面７００の位置と，フロント作業機１Ａの姿勢及びバケット１０の爪先の位置と，操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作量とに基づいて，目標面７００上またはその上方にバケット１０の爪先（制御点）が位置するように（すなわち、作業機１Ａの動作範囲が目標面７００上及びその上方に制限されるように）ブームシリンダ５（ブーム８）の動作を制御するＭＣを実行する。アクチュエータ制御部８１は，各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃの目標パイロット圧を演算し，その演算した目標パイロット圧を電磁比例弁制御部４４に出力する。また，アクチュエータ制御部８１は通達内容変更フラグの有無に応じてＭＣの制御内容（具体的にはＭＣによって制限される作業機１Ａの動作範囲）を切り替える。アクチュエータ制御部８１によるＭＣの詳細は図１６，１７，２１を用いて後述する。

目標面比較部６２は，現況地形８００と所定の目標面７００の位置を比較して両者の上下関係を判定する部分である。判定結果はフラグ（例えば図１８の通達内容変更フラグと図１９のＭＧ対象目標面変更フラグ）として，アクチュエータ制御部８１と通達制御部３７４に出力される。

電磁比例弁制御部４４は，アクチュエータ制御部８１から出力される各流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃへの目標パイロット圧を基に，各電磁比例弁５４〜５６への指令を演算する。なお，オペレータ操作に基づくパイロット圧（第１制御信号）と，アクチュエータ制御部８１で算出された目標パイロット圧が一致する場合には，該当する電磁比例弁５４〜５６への電流値（指令値）はゼロとなり，該当する電磁比例弁５４〜５６の動作は行われない。

通達制御部３７４は，姿勢演算部４３ｂで演算された姿勢情報，目標面演算部４３ｃで演算された目標面情報を，どのようにオペレータに通達するかを，目標面比較部６２の比較結果に基づき制御する。

＜目標面比較部６２＞
次に目標面比較部６２の処理の詳細について説明する。目標面比較部６２は，現況地形８００と目標面７００の上下関係を判定し，その判定結果に基づく通達内容変更フラグとＭＧ対象目標面変更フラグをアクチュエータ制御部８１と通達制御部３７４に出力する。まず，通達内容変更フラグとＭＧ対象目標面変更フラグの出力処理の説明の前に，現況地形８００と目標面７００の上下関係の判定方法について図８を用いて説明する。

図８に示すように，目標面比較部６２は，現況地形取得装置９６を介して取得した現況地形８００の位置情報を，例えばショベル基準座標に変換された点群８０１として入力する。入力された点群８０１は，例えば線分で結ぶことで，複数の線分８０２として表現される。目標面比較部６２は，目標面演算部４３ｃからショベル基準座標における目標面７００を取得する。目標面７００は単一の場合もあれば，複数の場合もある。

目標面比較部６２は，ショベル基準座標における目標面７００と，現況地形を表す直線８０２の位置関係を比較する。本実施形態では下記の（１）―（３）の比較方法を利用している。この比較方法について，例えば図８に示すように，目標面７００が，目標面７００Ａ，目標面７００Ｂ，目標面７００Ｃとなり，線分８０２が，線分８０２Ａ，線分８０２Ｂ，線分８０２Ｃとなっている状況で説明する。

（１）本実施形態では，原則，ＭＧ及びＭＣの基準となる目標面７００の線分から現況地形８００の線分上の任意の点を通る法線を作成し，その法線のＺ方向成分の方向（符号）から目標面７００と現況地形８００の上下関係を判定している。例えば図８では，目標面７００Ａの法線のうち，線分８０２Ａの任意の点を通るものが法線７０１Ａとして算出できる。そして法線７０１ＡのＺ方向成分は正の向きであるため，線分８０２Ａは目標面７００Ａに対し上方に位置すると判定できる。

（２）また，本実施形態では，目標面７００の線分と現況地形８００の線分の交差点を探索し，その交差点からＸ方向の正方向に所定距離離れた目標面７００の線分上の点から現況地形８００の線分を通る法線を作成しつつ，当該交差点からＸ方向の負方向に当該所定距離離れた目標面７００の線分上の点から現況地形８００の線分を通る法線を作成する。そしてその２つの法線のＺ方向成分の方向（符号）から当該交差点の前後における目標面７００と現況地形８００の上下関係を判定する。

例えば，図８において目標面７００Ａと線分８０２Ｂは交差点８０３Ａで交差していることが判定できる。そこで，目標面７００Ａの法線のうち，交差点８０３ＡよりもＸ方向正の位置を始点とし線分８０２Ｂを通る法線を７０１Ｂとし，交差点８０３ＡよりもＸ方向負の位置を始点とし線分８０２Ｂを通る法線を７０１Ｃとする。ここで，法線７０１ＢのＺ方向成分は正の向きであるため，線分８０２Ｂは，交差点８０３ＡよりもＸ方向正の位置において，目標面７００Ａに対し上方に位置すると判定できる。また，法線７０１ＣのＺ方向成分は負の向きであるため，線分８０２Ｂは点８０３ＡよりもＸ方向負の位置において，目標面７００Ａに対し下方に位置すると判定できる。

（３）さらに，本実施形態では，目標面７００の線分の変曲点を探索し，その変曲点から現況地形８００の線分を通る法線を作成し，その法線のＺ方向成分の方向から目標面７００（変曲点）と現況地形８００の上下関係を判定する。変曲点とは，傾斜の異なる目標面７００同士の接続点を表す。例えば，目標面７００Ａと７００Ｂは，変曲点７０２Ａにおいて接続している。目標面７００Ａの法線であり，変曲点７０２Ａ及び線分８０２Ｂを通る法線７０１ＤのＺ方向成分は負の向きであるため，変曲点７０２Ａは線分８０２Ｂに対し上方に位置すると判定できる。

目標面７００Ｂでは，上記（１）の方法に基づいて線分８０２Ｂと８０２Ｃの接続点８０１Ｃを通る法線７０１Ｅが作成され，そのＺ方向成分は負の向きである。そのため，目標面７００Ｂは線分８０２Ｂの上方に位置すると判定できる。

次に，目標面７００Ｂと線分８０２Ｃは交差点８０３Ｂで交差していることが判定できる。そこで，上記（２）の方法に基づき，線分７００Ｂの法線のうち，点８０３ＢよりもＸ方向正の位置を始点とし線分８０２Ｃを通る法線を７０１Ｆ，点８０３ＢよりもＸ方向負の位置を始点とし線分８０２Ｃを通る法線を７０１Ｇとする。ここで，法線７０１ＦのＺ方向成分は負であるため，線分８０２Ｃは，交差点８０３ＢよりもＸ方向正の位置において，目標面７００Ｂに対し下方に位置すると判定できる。また，法線７１ＧのＺ方向成分は負の向きであるため，線分８０２Ｃは交差点８０３ＢよりもＸ方向正の位置において，目標面７００Ｂに対し上方に位置すると判定できる。

次に，目標面７００Ｂと目標面７００Ｃは，変曲点７０２Ｂにおいて接続している。そこで，上記（３）の方法に基づいて変曲点７０２Ｂ及び線分８０２Ｃを通る法線７０１Ｈが作成される。その法線７０１ＨのＺ方向成分は正の向きであるため，変曲点７０２Ｂは線分８０２Ｃに対し下方に位置すると判定できる。

また，目標面７００Ｃでは，上記（１）の方法に基づいて線分８０２Ｃの任意の点を通る法線７０１Ｉが作成される。この法線７０１ＩのＺ方向成分は正の向きであるため，目標面７００Ｃは線分８０２Ｃに対して下方に位置すると判定できる。

図８の状況では，目標面比較部６２は，Ｘ方向位置を基準として，目標面７００Ａの左端部から，交差点８０３Ａまでを領域Ａ，交差点８０３Ａから交差点８０３Ｂまでを領域Ｂ，交差点８０３Ｂから目標面７００Ｃの右端までを領域Ｃとして認識する。領域ＡおよびＣは，現況地形８００が目標面７００より上方にある領域であり，領域Ｂは現況地形８００が目標面７００より下方にある領域である。

＜作業機１Ａの可動範囲情報の利用＞
本実施形態の目標面比較部６２は，図８で説明した目標面７００と現況地形８００の位置関係の比較に際して，作業機１Ａの可動範囲情報を用いて，目標面７００と現況地形８００の位置関係を比較する範囲を限定している。次にこの点について図９，１０を用いて説明する。

図９に作業機１Ａの可動範囲，作業可能範囲Ｄ，作業不可能範囲Ｆを示す。図９では，斜線を付した領域が作業可能範囲Ｄを示し，ドットを付した領域が作業不可能範囲Ｆを示し，この２つの範囲Ｄ，Ｆを合わせたものを可動範囲とする。これらの範囲は，ブーム８，アーム９，バケット１０の寸法，およびブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７のストローク又は角度により決定される。

本稿では，掘削作業の可否に関わらず，バケット１０の爪先が移動可能な範囲を「可動範囲」とする。可動範囲は，作業機１Ａによる掘削作業が可能な範囲（作業可能範囲）と，作業機１Ａによる掘削作業が不可能な範囲（作業不可能範囲）に区分できる。作業不可能範囲は，ブーム８を最大に上げた状態（ブーム角αが最小値）で作業機１Ａによる掘削作業が不可能な範囲である。作業可能範囲において作業不可能範囲に隣接する部分には，ブーム８を最大に上げた状態（ブーム角αが最小値）で作業機１Ａにより掘削作業が可能な範囲（「ブーム最大上げ作業可能範囲」と称する）が存在する。

本実施形態では，「可動範囲」は，円弧４３９ａ及び円弧４３９ｂと，円弧４３８ａ，円弧４３８ｂ及び円弧４３８ｃで挟まれる領域と規定した。円弧４３９ａは，作業機１Ａの長さが最大（最大掘削半径）Ｌｍａｘとなるアーム９とバケット１０の姿勢（「最大リーチ姿勢」と称することがある）で，ブーム角αを最小値と最大値との間で変化させたときのバケット１０の先端が描く軌跡である。なお，最大リーチ姿勢のときのバケット角γを「最大リーチ角」と称することがある。円弧４３９ｂは，最大リーチ姿勢でブーム角αが最大値の状態から，アーム角βを最小値と最大値との間で変化させたときにバケット１０の先端が描く軌跡である。円弧４３８ａは，ブーム角αを最小値かつアーム角βを最小値にした状態で，バケットシリンダ長を最小値と最大値との間で変化させたときにバケット１０の先端が描く軌跡である。円弧４３８ｂは，ブーム角αを最小値かつバケットシリンダ長を最大値にした状態で，アーム角βを最小値と最大値との間で変化させたときにバケット１０の先端が描く軌跡である。円弧４３８ｃは，ブーム角αを最小値かつアーム角βを最大値にした状態で，バケットシリンダ長を最小値と最大値との間で変化させたときにバケット１０の先端が描く軌跡である。

本実施形態では，「可動範囲」を円弧Ｅで「作業可能範囲Ｄ」と「作業不可能範囲Ｆ」に区分した。すなわちこれら２つの範囲Ｄ，Ｆの境界線が円弧Ｅである。図６における円弧Ｅの上方の領域が作業不可能範囲Ｆであり，円弧Ｅの下方の領域が作業可能範囲Ｄである。円弧Ｅは，ブーム角αが最小値かつバケットシリンダ長が最小値（バケット角γが負側の最大値）で，アーム角βを最小値と最大値の間で変化させたときにバケット１０の先端が描く軌跡であり，ブーム８を最大に上げた状態（ブーム角αが最小値）で作業機１Ａにより掘削作業が可能な範囲（「ブーム最大上げ作業可能範囲」（第１範囲））である。範囲Ｆは，円弧Ｅと，円弧４３８ａ，円弧４３８ｂおよび円弧４３８ｃで挟まれた領域として規定される。

「作業可能範囲Ｄ」は，上部旋回体１２から相対的に遠い方に位置する円弧４３９ａ及び円弧４３９ｂと，上部旋回体１２から相対的に近い方に位置する円弧Ｅで挟まれた領域として規定されている。

本実施形態の目標面比較部６２は，後述の図１８からも明らかであるが，上記のように定義された作業可能範囲Ｄに含まれる，目標面７００と現況地形８００についてのみ，位置関係を比較している。例えば図１０において，作業可能範囲Ｄに含まれる部分についてのみ目標面７００と現況地形８００の位置関係を比較する。その場合，目標面比較部６２は作業機１Ａが届かない範囲について現況地形８００と目標面７００の位置関係を比較しないため，制御コントローラ４０の演算負荷を低減可能となる。

なお，作業可能範囲Ｄに代えて可動範囲を利用して目標面７００と現況地形８００の上下関係を判定しても良い。また，両者７００，８００の上下関係の判定の際に作業機１Ａの可動範囲情報を利用することは必須ではなく，目標面７００と現況地形８００の取得範囲の重複範囲で両者の比較を行うこととしても良い。

＜通達内容変更フラグ＞
次に目標面比較部６２による通達内容変更フラグの出力処理について図１８を用いて説明する。図１８は目標面比較部６２における通達内容変更フラグに関するフローチャートである。

まずステップＳＣ１００において，目標面比較部６２は現況地形取得装置９６から油圧ショベル１の周辺の現況地形８００の位置情報を取得する。

次にステップＳＣ１０１では，目標面比較部６２はオペレータによって掘削操作が行われているかどうか判定する。この判定を行うことで，掘削中に通達内容変更フラグの変更が生じず，掘削中に通達内容が切り替わることがないため，オペレータに違和感を生じさせないようにできる。掘削操作が行われているかどうかは，アクチュエータ制御部８１が演算するシリンダ速度やバケット１０の先端部の速度に基づいて判定できる。また，オペレータ操作検出装置５２ａからの情報に基づき，アーム９またはバケット１０による掘削操作が行われているかどうかに基づいて判定しても良い。なお，ステップＳＣ１０１の判定を省略して，ステップＳＣ１００の後にステップＳＣ１０３に進むようにフローを構成しても良い。

ステップＳＣ１０１で掘削操作中ではないと判定された場合，ステップＳＣ１０３へ進む。反対に，掘削操作中と判定された場合は，ステップＳＣ１１０へ進み，比較処理を行わずに通達内容変更フラグを前回値に保持する。

ステップＳＣ１０３では，目標面比較部６２は現況地形８００の少なくとも一部が作業可能範囲Ｄに存在するかどうかを判定する。現況地形８００の少なくとも一部が作業可能範囲Ｄに存在すると判定された場合にはステップＳＣ１０４へ進み，現況地形８００のいずれの部分も作業可能範囲Ｄに存在しないと判定された場合はステップＳＣ１０８へ進む。

ステップＳＣ１０４では，目標面比較部６２は目標面７００の少なくとも一部が作業可能範囲Ｄに存在するかどうかを判定する。目標面７００の少なくとも一部が作業可能範囲Ｄに存在すると判定された場合にはステップＳＣ１０５へ進み，目標面７００のいずれの部分も作業可能範囲Ｄに存在しないと判定された場合にはステップＳＣ１０９へ進む。

ステップＳＣ１０５では，目標面比較部６２は作業可能範囲Ｄに存在する現況地形８００と目標面７００について，現況地形８００が目標面７００より下方にある領域が存在するかどうかを判定する。現況地形８００と目標面７００の上下関係の判定は図８で説明した方法に基づく。現況地形８００が目標面７００より下方にある領域が存在すると判定された場合はステップＳＣ１０６へ進む。そのように判定されなかった場合（現況地形８００が目標面７００の上方にある領域のみの場合）はステップＳＣ１０９へ進む。

ステップＳＣ１０６では，目標面比較部６２は，バケット１０の先端部（すなわち作業機１Ａ）に最も近い目標面７００が，ステップＳＣ１０５で現況地形８００が目標面７００より下方にあると判定された領域内に存在するかどうかを判定する。バケット１０と最も近い目標面７００が現況地形８００より下方にあると判定された場合，ステップＳＣ１０７へ進む。そのように判定されなかった場合（バケットと最も近い目標面７００が現況地形８００より下方にない場合）はステップＳＣ１０９へ進む。

ステップＳＣ１０７では，目標面比較部６２は，現況地形８００が目標面７００より下方にある（すなわち盛土作業中である）と判定し，通達内容変更フラグを立て，その結果を通達制御部３７４及びアクチュエータ制御部８１等に出力する。なお，通達内容変更フラグが立つ場合としては，ステップＳＣ１０６とステップＳＣ１０８のどちらか一方を経由する合計２つのパターンが存在するが，目標面比較部６２が出力する通達内容変更フラグの情報には，ステップＳＣ１０６とステップＳＣ１０８のどちらを経由したものであるかが付加されているものとする。

ステップＳＣ１０９では，目標面比較部６２は，通達内容変更フラグを立てず（既に通達内容変更フラグが立っている場合には下ろす），その結果を通達制御部３７４及びアクチュエータ制御部８１等に出力する。

ところで，ステップＳＣ１０８では，目標面７００の少なくとも一部が作業可能範囲Ｄに存在するかどうかを判定する。判定された場合，ステップＳＣ１０７へ進む。判定されなかった場合，ステップＳＣ１０９へ進む。

図８の例で図１８のフローに基づく処理を行うと，現況地形８００が目標面７００より下方にあるとき，つまり領域Ｂでは通達内容変更フラグが立つが，現況地形８００が目標面７００より上方にある残りの領域Ａ，Ｃでは通達内容変更フラグは下ろされる。

＜ＭＧ対象目標面変更フラグ＞
次に目標面比較部６２によるＭＧ対象目標面変更フラグの出力処理について図１９を用いて説明する。図１９は目標面比較部６２におけるＭＧ対象目標面変更フラグに関するフローチャートである。

まずステップＳＤ１００において，目標面比較部６２は，図１８のフローチャートにおいてステップＳＣ１０６を通った通達内容変更フラグが立っているかを判定する。このフラグが立っていると判定された場合はステップＳＤ１０１へ進み，そうではない場合にはステップＳＤ１０３に進む。

ステップＳＤ１０１では，目標面比較部６２は，作業可能範囲Ｄに存在するバケット１０に最も近い目標面と隣接する２つの目標面のうちバケット１０の先端の速度ベクトルの方向（すなわちバケット１０の動作方向）にある目標面が，現況地形８００の下方に位置するかどうかを判定する。ここで判定対象となる目標面を別の言い方で表現すると，バケット先端の速度ベクトルが車体１Ｂに向かっている場合には，バケット１０に最も近い目標面に隣接する２つの目標面のうち車体１Ｂに近い方の目標面が判定対象となり，バケット先端の速度ベクトルが車体１Ｂから離れる方向に向かっている場合には，当該２つの目標面のうち車体から遠い方の目標面が判定対象となる。判定対象の目標面が現況地形８００の下方に位置すると判定された場合にはステップＳＤ１０２に進み，そうではないと判定された場合にはステップＳＤ１０３に進む。

ステップＳＤ１０２では，目標面比較部６２は，バケット１０の動作方向にある目標面（間もなく「バケット１０に最も近い目標面」になり得る目標面）は現況地形８００の下方に位置するため，事前にＭＧの対象目標面に設定して目標面とバケット１０の距離に関する警報を通達すべきと判定して，ＭＧ対象目標面変更フラグを立て，その結果を通達制御部３７４等に出力する。

ステップＳＤ１０３では，目標面比較部６２は，ＭＧ対象目標面変更フラグを立てず（既にＭＧ対象目標面変更フラグが立っている場合には下ろす），その結果を通達制御部３７４等に出力する。

例えば，図８において，領域Ｂから領域Ｃにバケット１０が移動していると判定されるとき，ＭＧ対象目標面変更フラグが立つ。

このように，ＭＧ対象目標面変更フラグを立ててＭＧの対象目標面を変更することで，より適切なＭＧを実施できる。つまり，バケット１０が侵入しても現況地形８００を掘りすぎる恐れのない目標面７００ではなく，バケット１０が侵入すると現況地形８００を掘りすぎる恐れのある目標面７００をＭＧの対象とすることで，オペレータにより適切なＭＧを行うことができる。

具体的には，図２０に示すように，従来のＭＧでは，バケット１０と目標面の距離に応じてＭＧを実施するため，バケット１０に最も近い目標面（ここでは「最短目標面」と称することがある）７００ＤをＭＧの対象とするが，本実施形態では，バケット１０との距離が最も近い目標面７００Ｄではなく，バケット１０の動作方向で目標面７００Ｄと隣接する目標面（ここでは「移動先目標面」と称することがある）７００ＥをＭＧの対象とする。

＜通達制御部３７４＞
次に通達制御部３７４の処理の詳細について説明する。通達制御部３７４による通達内容の制御フローを図１１に示す。本実施形態の通達制御部３７４は，ＭＧ対象の所定の目標面とバケット１０の距離（目標面距離）に基づいて通達装置５３を介した当該目標面距離に関する警報を通達するか否かを制御している。そして，当該警報を通達すべき場面であると当該目標面距離のみに基づいて判断した場合であっても，目標面比較部６２の判定結果である２つのフラグ（通達内容変更フラグとＭＧ対象目標面変更フラグ）の有無に基づいて当該警報を含む操作支援情報の内容を変更する処理を実行する。

まず，ステップＳＢ１００で通達制御部３７４は，目標面比較部６２から通達内容変更フラグが入力されているかどうかを判定する。通達内容変更フラグが入力されている場合はステップＳＢ１０１へ進み，入力されていない場合はステップＳＢ１０８に進む。

ステップＳＢ１０１では，通達制御部３７４は，目標面比較部６２からＭＧ対象目標面変更フラグが入力されているかどうかを判定する。ＭＧ対象目標面変更フラグが入力されている場合はＳＢ１０２へ進み，入力されていない場合はステップＳＢ１０５に進む。

次にステップＳＢ１０２，１０５，１０８に進んだ場合の３つに分けて処理を説明する。

（Ａ）ステップＳＢ１０２
ステップＳＢ１０２に進む場面は，バケット１０に最も近い目標面（最短目標面）７００が現況地形８００の上方に位置するが（すなわち現在は盛土作業が行われ得る状況であるが），その最短目標面とバケット１０の動作方向で隣接する目標面（移動先目標面）は現況地形の下方に位置すると判定される場合（すなわち間もなく掘削作業の開始が予測され得る場合）である。この場合，通達制御部３７４はＭＧ対象目標面を移動先目標面に指定し，通達装置５３を介して移動先目標面とバケット１０の距離に関する警報を通達するものとする。具体的にはステップＳＢ１０２，１０３，１０４の警報処理を実行する。

すなわち，ステップＳＢ１０２では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，目標面比較部６２が指定する移動先目標面７００とバケット１０の爪先の距離のデータを，通達装置５３（表示装置）へ出力して画面に表示する。

次のステップＳＢ１０３では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，目標面比較部６２が指定する移動先目標面７００とバケット１０の爪先の距離に基づいた警告音指令を通達装置５３（音声出力装置）へ出力して警告音を発生する。ただし，警告音が出力される距離の閾値は決まっており，ＭＣ対象の目標面とバケット１０の距離が当該閾値を下回った場合に警告音が出力されるように構成されている。

そしてステップＳＢ１０４では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，目標面比較部６２が指定する移動先目標面７００とバケット１０の爪先の距離に基づいたライトバー指令を通達装置５３（表示装置）へ出力する。

図１４は，ステップＳＢ１０２に進んだ場合の通達装置５３の表示画面５３ａの例である。表示画面５３ａには，バケット１０と目標面７００の位置関係が画像で表示されるシンボル表示部５３１Ａと，バケット１０からＭＧ対象目標面までの距離が数値で表示される数値表示部５３１Ｂと，バケット１０を基準としてＭＧ対象目標面が位置する方向が矢印で表示される矢印表示部５３１Ｃと，バケット１０からＭＧ対象目標面までの距離がライトバーで視覚的に表示されるライトバー表示部５３１Ｄが設けられている。

シンボル表示部５３１Ａでは，バケット１０が侵入すると現況地形を掘りすぎる可能性がある目標面７００Ｂ（移動先目標面）を実線で表示する。一方，侵入しても現況地形を掘りすぎる可能性がない目標面７００Ａ（最短目標面）は破線で表示する。

数値表示部５３１Ｂには，ステップＳＢ１０２で出力された目標面７００Ｂとバケット１０の距離（０．２０ｍ）を表示する。

矢印表示部５３１Ｃに表示される矢印には上向きと下向きのものがあり，下向きの矢印はバケット爪先より下方にＭＧ対象目標面が位置し，上向きの矢印はバケット爪先より上方にＭＧ対象目標面が位置することを示す。図１４の例では矢印は下向きであり，ＭＧ対象目標面７００Ｂが爪先より下方にあることを示している。

ライトバー表示部５３１Ｄは，目標面７００Ｂとバケット１０の距離に応じて点灯する。図１４のライトバーは縦方向に直列配置された５つの点灯可能なセグメントで構成されており，図中で点灯中の上側の３つのセグメントにはドットを付している。本実施形態では，爪先がＭＧ対象目標面から±０．０５ｍの距離に存在する場合には中央のセグメントのみが点灯する。爪先がＭＧ対象目標面から０．０５〜０．１０ｍの距離に存在する場合には中央のセグメント及びその上のセグメントの２つが点灯し，爪先がＭＧ対象目標面から０．１０ｍを越える距離に存在する場合には中央のセグメント及びその上の２つのセグメントの３つが点灯する。同様に距離が−０．０５〜−０．１０ｍを場合には中央とその下のセグメントの２つが点灯し，距離が−０．１０ｍを越える場合には中央とその下の２つのセグメントの３つが点灯する。図１４の例では，ＭＧ対象目標面までの距離が＋０．２０ｍなので，図１１のステップＳＢ１０４で出力されるライトバー指令に基づいて上側の３つのセグメントが点灯している。

図１５は，図１４に示した表示画面の変形例を示すものである。共通部分の説明は省略する。図１５では，数値表示部５３１Ｂと，矢印表示部５３１Ｃを変形した例を示している。数値表示部５３１Ｂと，矢印表示部５３１Ｃについて，括弧内に示されているものは，ＭＧ対象ではない目標面７００Ａ（最短目標面）に対する数値及び矢印であり，ＭＧ対象である目標面７００Ｂに対する数値及び矢印より小さく表示されている。このように，ＭＧ対象である目標面７００Ｂに対するもののみではなく。非ＭＧ対象の目標面７００Ａに対するバケット１０の位置情報を付加表示すると，２つの目標面７００Ａ，７００Ｂに対するバケット１０の位置情報をオペレータが把握できる。

（Ｂ）ステップＳＢ１０５
ステップＳＢ１０５に進む典型的な場面としては，バケット１０に最も近い目標面（最短目標面）７００が現況地形８００の上方に位置し（すなわち現在は盛土作業が行われ得る状況であり），その最短目標面とバケット１０の動作方向で隣接する目標面（移動先目標面）も現況地形の上方に位置すると判定される場合（すなわち移動先でも盛土作業が予測される場合）である。また，最短目標面が現況地形の上方に位置するが，移動先目標面は存在しない場合も含まれる。このような場合，通達制御部３７４はＭＧ対象目標面を最短目標面に指定し，通達装置５３を介してＭＧ対象目標面（最短目標面）とバケット１０の距離の数値は通達するものの，警告音とライトバーに関する通達は中止するものとする。具体的にはステップＳＢ１０５，１０６，１０７の警報処理を実行する。

すなわち，ステップＳＢ１０５では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，バケット１０に最も近い最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離のデータを，通達装置５３（表示装置）へ出力して画面に表示する。

次のステップＳＢ１０６では，通達制御部３７４は，最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離に基づく警告音指令をＯＦＦにするよう，通達装置５３へ出力する。これにより通達装置５３（音声出力装置）からの警告音の発生が中止される。

そしてステップＳＢ１０７では，通達制御部３７４は，最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離に基づくライトバー指令をＯＦＦにするよう，通達装置５３へ出力する。これにより通達装置５３（表示装置）におけるライトバーの全てのセグメントの点灯が中止される。

図１３は，ステップＳＢ１０５に進んだ場合の通達装置５３の表示画面５３ａの例である。このとき，目標面７００よりも現況地形が下方にある状況であるため，バケット１０が目標面７００の下方に侵入しても現況地形を掘りすぎる恐れがない。そのため，シンボル表示部５３１Ａにおいて，目標面７００を示す線は破線として表示される。また，ライトバー表示部５３１Ｄはいずれのセグメントも点灯しないし，通達装置５３（音声出力装置）から警告音も出力されない。

（Ｃ）ステップＳＢ１０８
ステップＳＢ１０８に進む典型的な場面としては，バケット１０に最も近い最短目標面７００が現況地形８００の下方に位置する場合（すなわち現在は掘削作業が行われ得る一般的な状況）である。この場合，通達制御部３７４はＭＧ対象目標面を最短目標面に指定し，通達装置５３を介して最短目標面とバケット１０の距離に関する警報を通達するものとする。具体的にはステップＳＢ１０８，１０９，１１０の警報処理を実行する。

すなわち，ステップＳＢ１０８では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，バケット１０に最も短い最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離のデータを，通達装置５３（表示装置）へ出力して画面に表示する。

次のステップＳＢ１０９では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離に基づいた警告音指令を通達装置５３（音声出力装置）へ出力して警告音を発生する。この場合の警告音が出力される距離の閾値はステップＳＢ１０３と同じとする。

そしてステップＳＢ１１０では，通達制御部３７４は，目標面演算部４３Ｃが出力する目標面７００とバケット１０の爪先の距離のうち，最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離に基づいたライトバー指令を通達装置５３（表示装置）へ出力する。

図１２は，ステップＳＢ１０８に進んだ場合の通達装置５３の表示画面５３ａの例である。シンボル表示部５３１Ａには，バケット１０が侵入すると現況地形を掘りすぎる可能性がある目標面７００が実線で表示される。また，数値表示部５３１Ｂには最短目標面７００とバケット１０の距離（０．００ｍ）が表示されている。この図の例では，バケット１０と目標面７００の距離が零であるため，矢印表示部５３１Ｃには上向きと下向きの矢印の両方が表示される。さらに，ライトバー表示部５３１Ｄに関しては，バケット１０と目標面７００の距離が零であるため，中央のセグメントのみが点灯している。

＜アクチュエータ制御部８１＞
次にアクチュエータ制御部８１の処理の詳細について説明する。本実施形態のアクチュエータ制御部８１は，ＭＣとして，目標面７００へのバケット１０の侵入防止動作をブーム上げ制御により実行する。このアクチュエータ制御部８１によるブーム上げ制御のフローを図１６に示す。図１６はアクチュエータ制御部８１で実行されるＭＣのフローチャートであり，操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａがオペレータにより操作されると処理が開始される。

Ｓ４１０では，アクチュエータ制御部８１は，操作量演算部４３ａで演算された操作量を基に各油圧シリンダ５，６，７の動作速度（シリンダ速度）を演算する。

Ｓ４２０では，アクチュエータ制御部８１は，Ｓ４１０で演算された各油圧シリンダ５，６，７の動作速度と，姿勢演算部４３ｂで演算された作業機１Ａの姿勢とを基に，オペレータ操作によるバケット先端（爪先）の速度ベクトルＢを演算する。

Ｓ４３０では，アクチュエータ制御部８１は，姿勢演算部４３ｂで演算したバケット１０の爪先の位置（座標）と，ＲＯＭ９３に記憶された目標面７００を含む直線の距離から，バケット先端から制御対象の目標面７００（多くの場合，最短目標面が該当する）までの距離Ｄ（図４参照）を算出する。次に，アクチュエータ制御部８１は，目標面比較部６２からの入力信号を基に通達内容変更フラグが立っているか否かを判定する。通達内容変更フラグが下りている場合（すなわち目標面７００が現況地形８００の下方に位置する掘削作業の場合），アクチュエータ制御部８１は，距離Ｄと図１７のグラフを基にバケット先端の速度ベクトルの目標面７００に垂直な成分の制限値ａｙを算出する。図１７の制限値ａｙは，距離Ｄごとに設定されており，距離Ｄが減少に応じて増加するように設定されている。一方，通達内容変更フラグが立っている場合（すなわち目標面７００が現況地形８００の上方に位置する盛土作業の場合）には距離Ｄと図２１のグラフを基に制限値ａｙを算出する。図２１のグラフでは，すべての距離Ｄにおいて，図１７のグラフよりも制限値ａｙが低減するように設定されている。また，本実施形態では，制限値ａｙの絶対値を充分大きくし，バケット先端の速度ベクトルＢの目標面７００に垂直な成分ｂｙが取り得る絶対値よりも大きなものとしている。

Ｓ４４０では，アクチュエータ制御部８１は，Ｓ４２０で算出したオペレータ操作によるバケット先端の速度ベクトルＢにおいて，目標面７００に垂直な成分ｂｙを取得する。

Ｓ４５０では，アクチュエータ制御部８１は，Ｓ４３０で算出した制限値ａｙが０以上か否かを判定する。なお，図１６の右上に示したようにｘｙ座標を設定する。当該ｘｙ座標では，ｘ軸は目標面７００と平行で図中右方向を正とし，ｙ軸は目標面７００に垂直で図中上方向を正とする。図１６中の凡例では垂直成分ｂｙ及び制限値ａｙは負であり，水平成分ｂｘ及び水平成分ｃｘ及び垂直成分ｃｙは正である。図１７から明らかであるが，制限値ａｙが０のときは距離Ｄが０，すなわち爪先が目標面７００上に位置する場合であり，制限値ａｙが正のときは距離Ｄが負，すなわち爪先が目標面７００より下方に位置する場合であり，制限値ａｙが負のときは距離Ｄが正，すなわち爪先が目標面７００より上方に位置する場合である。Ｓ４５０で制限値ａｙが０以上と判定された場合（すなわち，爪先が目標面７００上またはその下方に位置する場合）にはＳ４６０に進み，制限値ａｙが０未満の場合にはＳ４８０に進む。

Ｓ４６０では，アクチュエータ制御部８１は，オペレータ操作による爪先の速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが０以上か否かを判定する。ｂｙが正の場合は速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが上向きであることを示し，ｂｙが負の場合は速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが下向きであることを示す。Ｓ４６０で垂直成分ｂｙが０以上と判定された場合（すなわち，垂直成分ｂｙが上向きの場合）にはＳ４７０に進み，垂直成分ｂｙが０未満の場合にはＳ５００に進む。

Ｓ４７０では，アクチュエータ制御部８１は，制限値ａｙと垂直成分ｂｙの絶対値を比較し，制限値ａｙの絶対値が垂直成分ｂｙの絶対値以上の場合にはＳ５００に進む。一方，制限値ａｙの絶対値が垂直成分ｂｙの絶対値未満の場合にはＳ５３０に進む。

Ｓ５００では，アクチュエータ制御部８１は，マシンコントロールによるブーム８の動作で発生すべきバケット先端の速度ベクトルＣの目標面７００に垂直な成分ｃｙを算出する式として「ｃｙ＝ａｙ−ｂｙ」を選択し，その式とＳ４３０の制限値ａｙとＳ４４０の垂直成分ｂｙを基に垂直成分ｃｙを算出する。そして，算出した垂直成分ｃｙを出力可能な速度ベクトルＣを算出し，その水平成分をｃｘとする（Ｓ５１０）。

Ｓ５２０では，目標速度ベクトルＴを算出する。目標速度ベクトルＴの目標面７００に垂直な成分をｔｙ，水平な成分ｔｘとすると，それぞれ「ｔｙ＝ｂｙ＋ｃｙ，ｔｘ＝ｂｘ＋ｃｘ」と表すことができる。これにＳ５００の式（ｃｙ＝ａｙ−ｂｙ）を代入すると目標速度ベクトルＴは結局「ｔｙ＝ａｙ，ｔｘ＝ｂｘ＋ｃｘ」となる。つまり，Ｓ５２０に至った場合の目標速度ベクトルの垂直成分ｔｙは制限値ａｙに制限され，マシンコントロールによる強制ブーム上げが発動される。

Ｓ４８０では，アクチュエータ制御部８１は，オペレータ操作による爪先の速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが０以上か否かを判定する。Ｓ４８０で垂直成分ｂｙが０以上と判定された場合（すなわち，垂直成分ｂｙが上向きの場合）にはＳ５３０に進み，垂直成分ｂｙが０未満の場合にはＳ４９０に進む。

Ｓ４９０では，アクチュエータ制御部８１は，制限値ａｙと垂直成分ｂｙの絶対値を比較し，制限値ａｙの絶対値が垂直成分ｂｙの絶対値以上の場合にはＳ５３０に進む。一方，制限値ａｙの絶対値が垂直成分ｂｙの絶対値未満の場合にはＳ５００に進む。

Ｓ５３０に至った場合，マシンコントロールでブーム８を動作させる必要が無いので，フロント制御装置８１ｄは，速度ベクトルＣをゼロとする。この場合，目標速度ベクトルＴは，Ｓ５２０で利用した式（ｔｙ＝ｂｙ＋ｃｙ，ｔｘ＝ｂｘ＋ｃｘ）に基づくと「ｔｙ＝ｂｙ，ｔｘ＝ｂｘ」となり，オペレータ操作による速度ベクトルＢと一致する（Ｓ５４０）。

Ｓ５５０では，アクチュエータ制御部８１は，Ｓ５２０またはＳ５４０で決定した目標速度ベクトルＴ（ｔｙ，ｔｘ）を基に各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を演算する。なお，上記説明から明らかであるが，図１１の場合に目標速度ベクトルＴが速度ベクトルＢに一致しないときには，マシンコントロールによるブーム８の動作で発生する速度ベクトルＣを速度ベクトルＢに加えることで目標速度ベクトルＴを実現する。

Ｓ５６０では，アクチュエータ制御部８１は，Ｓ５５０で算出された各シリンダ５，６，７の目標速度を基に各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃへの目標パイロット圧を演算する。

Ｓ５９０では，アクチュエータ制御部８１は，各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃへの目標パイロット圧を電磁比例弁制御部４４に出力する。

電磁比例弁制御部４４は，各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃに目標パイロット圧が作用するように電磁比例弁５４，５５，５６を制御し，これにより作業機１Ａによる掘削が行われる。例えば，オペレータが操作装置４５ｂを操作して，アームクラウド動作によって水平掘削を行う場合には，バケット１０の先端が目標面７００に侵入しないように電磁比例弁５５ｃが制御され，ブーム８の上げ動作が自動的に行われる。

なお，ＭＣとして実行されるものは，説明したブーム上げ動作の自動制御に限定されるものではなく，たとえばバケット１０を自動で回動させ，目標面７００とバケット１０の底部がなす角度を一定に保つ制御が実行されても良い。

＜ＭＧの動作と効果＞
次に油圧ショベル１の通達制御部３７４（制御コントローラ４０）により行われるＭＧの動作について図８を用いて説明する。

まず，図８の領域Ａの目標面７００Ａと現況地形８０２Ａを作業可能範囲Ｄ内に含めて油圧ショベル１で掘削作業をする場合には，目標面比較部６２が作業機１Ａに最も近い目標面７００Ａは現況地形８０２Ａの下方に位置すると判定し，図１８のステップＳＣ１０９が選択され通達内容変更フラグは立たない。そのため，図１１のフローに基づいてステップＳＢ１０８，１０９，１１０が実行され，最短目標面７００Ａとバケット１０の距離に関する警報が図１２のように通達装置５３を介して通達される。その際，通達装置５３には操作支援情報として，ＭＧ対象の最短目標面７００Ａとバケット１０の爪先の距離（目標面距離）の値が表示され，その目標面距離の値に応じたライトバー（警報）が点灯される。また，その目標面距離に応じた警告音（警報）が操作支援情報として通達装置５３から出力され得る。つまり，この場合のように掘削作業をする際には，掘削動作によりバケット１０が目標面の下方に侵入して現況地形を掘りすぎる可能性があるため，通達装置５３から目標面距離に応じた警報（警告音及びライトバー）がオペレータに通達される。これにより現況地形の掘り過ぎを予防できる。

次に，図８の領域Ｂの目標面７００Ｂと現況地形８０２Ｂを作業可能範囲Ｄ内に含めて油圧ショベル１で盛り土作業をしている場合には，目標面比較部６２が作業機１Ａに最も近い目標面７００Ｂは現況地形８０２Ｂの上方に位置すると判定し，図１８のステップＳＣ１０６を経由してステップＳＣ１０７が選択され通達内容変更フラグが立つ。このとき領域Ｃの目標面７００Ｃと現況地形８０２Ｃは作業可能範囲Ｄの外なので図１９のステップＳＤ１０３が選択されＭＧ対象目標面変更フラグは立たない。そのため，図１１のフローに基づいてステップＳＢ１０５，１０６，１０７が実行され，図１３のように通達装置５３を介して最短目標面７００Ｂとバケット１０の距離の数値の通達は行われるものの，警告音とライトバーによる警報の通達は行われない。つまり，この場合のように盛土作業をする際には，バケット１０が目標面の下方に侵入しても現況地形を掘りすぎる可能性がないため，通達装置５３から目標面距離に応じた警報は行われない。したがって従前のような不要な警報をオペレータが煩わしいと感じることがなくなる。

次に，図８の領域Ｂの目標面７００Ｂと現況地形８０２Ｂと領域Ｃの目標面７００Ｃと現況地形８０２Ｃを作業可能範囲Ｄ内に含めて且つ領域Ｂの近傍で作業している場合には，目標面比較部６２が作業機１Ａに最も近い目標面７００Ｂは現況地形８０２Ｂの上方に位置すると判定し，図１８のステップＳＣ１０６を経由してステップＳＣ１０７が選択され通達内容変更フラグが立つ。このとき領域Ｃの目標面７００Ｃと現況地形８０２Ｃも作業可能範囲Ｄ内に存在するので図１９のステップＳＤ１０２が選択されＭＧ対象目標面変更フラグも立つ。そのため，図１１のフローに基づいてステップＳＢ１０２，１０３，１０４が実行され，移動先目標面７００Ｃとバケット１０の距離に関する警報が図２２のように通達装置５３を介して通達される。その際，通達装置５３には，ＭＧ対象の移動先目標面７００Ｃとバケット１０の爪先の距離（目標面距離）の値が表示される。これによりオペレータは移動先目標面７００Ｃまでの距離を容易に把握できる。また，目標面距離の値に応じたライトバーが点灯され，目標面距離に応じた警告音が通達装置５３から出力され得る。つまり，この場合のように領域Ｂで盛土作業する際には，盛土作業中のバケット１０の動作により領域Ｂに隣接する領域Ｃの現況地形を掘りすぎる可能性があるため，通達装置５３から目標面距離に応じた警報（警告音及びライトバー）が通達される。これにより現在の盛土作業領域Ｂに隣接した掘削作業領域Ｃの現況地形の掘り過ぎを予防できる。

以上のように，本実施形態の油圧ショベルでは，通達装置５３が通達する操作支援情報の内容を目標面比較部６２からのフラグ情報に応じて変化させることで，不要な操作支援情報を通達することなく，オペレータの掘削操作を支援することができる。例えば，現況地形８００が目標面７００の下方にある盛土をするような状況で，通達装置５３から警告音が生じたり，ライトバー表示部５３１Ｄが点灯したりすることは，オペレータに煩わしさを感じさせるおそれがあるが，本実施形態によれば，そういった煩わしさの発生を防止できる。

＜ＭＣの動作と効果＞
次に油圧ショベル１のアクチュエータ制御部８１（制御コントローラ４０）により行われるＭＣの動作について説明する。

図１６のフローチャートにおいて，通達内容変更フラグが立っている場合，すなわち目標面比較部６２が目標面７００が現況地形８００の上方に位置すると判定した場合には，制限値ａｙは，Ｓ４３０において目標面比較部が目標面７００が現況地形８００の下方に位置すると判定した場合（すなわち図１７の場合）よりも低減された図２１の値に設定される。すなわち制限値ａｙは図２１に基づいて絶対値が充分大きな負の値に設定される。これにより，その後の処理で常にＳ４５０，Ｓ４８０，Ｓ４９０を経由してＳ５３０が選択されることになるので，バケット１０の目標速度ベクトルＴの垂直成分ｔｙは，オペレータ操作によるバケット１０の速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙに一致する。つまり，垂直成分ｔｙを制限値ａｙ以上の値に保持する強制ブーム上げ動作（すなわちＭＣ）は実行されず、バケット１０（作業機１Ａ）の動作範囲は制限されないことになる。したがって，目標面７００が現況地形の上方にある状況では不要な強制ブーム上げ動作は実行されないため，オペレータの意図しないＭＣの発動によりオペレータに違和感を与えることを防止できる。

一方，通達内容変更フラグが下りている場合，すなわち目標面比較部６２が目標面７００が現況地形８００の下方に位置すると判定した場合には，Ｓ４３０で制限値ａｙが図１７に基づいて設定される。これにより，制限値ａｙ（目標面７００と爪先の距離Ｄ）と，オペレータ操作によるバケット爪先の速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙとの関係に応じてＭＣによる強制ブーム上げ動作が適宜行われ，バケット１０の爪先が目標面上または上方に保持される。例えば，爪先が目標面７００の上方にあり，垂直成分ｂｙが負の場合（例えばアームクラウドによりバケット１０が上方から目標面７００に近づいている場合）にはＳ４９０を経由する。この場合，バケットの目標速度ベクトルＴの垂直成分ｔｙとしては制限値ａｙと垂直成分ｂｙのうち絶対値が小さい方が選択され，制限値ａｙが選択される場合には垂直成分ｃｙの強制ブーム上げが適宜加えられる。また，爪先が目標面７００の下方にあり，垂直成分ｂｙが負の場合（例えばアームクラウド操作により目標面７００のさらに下方にバケット１０を侵入させようとしている場合）には，Ｓ４５０，４６０を経由してＳ５００が常に選択される。すなわち，目標速度ベクトルＴの垂直成分ｔｙは制限値ａｙに常に制限され，垂直成分ｃｙの強制ブーム上げが常に加えられることになる。これにより，アームクラウド操作によりバケット１０を下向きに動作をさせている間（垂直成分ｂｙが負の間）は，ＭＣによりブーム上げ動作が適宜加えられてバケット１０の爪先の高さが目標面７００に近づくように保持されるので（すなわち,バケット１０（作業機１Ａ）の動作範囲は目標面７００上及びその上方に制限されるので），目標面７００に沿った掘削ができる。

＜その他＞
なお，本発明は，上記の実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。

上記では,図１１のステップＳＢ１０５では，最短目標面７００とバケット１０の爪先の距離情報とバケット１０を基準としてＭＧ対象目標面が位置する方向情報（図１３の数値表示部５３１Ｂと矢印表示部５３１Ｃに表示される情報）を通達装置５３に表示したが,後続するＳＢ１０６及びＳＢ１０７で通達が中止される警報音及びライトバーと同様にステップＳＢ１０５では距離情報と方向情報も通達を中止しても良い。

また,上記では，図１１に示した通り，通達内容変更フラグとＭＧ対象目標面変更フラグの２つのフラグの状態に基づいて通達内容を変更したが，通達内容変更フラグのみに基づいて通達内容を変更してもよい。この場合，図１１のステップＳＢ１００でＹＥＳと判定されたらステップＳＢ１０５に進むようにフローチャートを構成すれば良い。このようにフローチャートを構成しても盛土作業時に不要な操作支援情報が通達されることを防止できる。

また，図２１の制限値ａｙのグラフは一例に過ぎず，図１７のグラフよりも距離Ｄごとの制限値ａｙを低減させたものであれば，強制ブーム上げ動作（すなわちＭＣ）の発動の有無に係わらず利用可能である。

上記では通達内容変更フラグを利用したＭＧとＭＣを行う油圧ショベルについて説明したが，ＭＧとＭＣの一方のみを行うように油圧ショベルを構成しても良い。

１Ａ…フロント作業機，８…ブーム，９…アーム，１０…バケット，３０…ブーム角度センサ，３１…アーム角度センサ，３２…バケット角度センサ，４０…制御コントローラ（制御装置），４３…ＭＧ及びＭＣ制御部，４３ａ…操作量演算部，４３ｂ…姿勢演算部，４３ｃ…目標面演算部，４４…電磁比例弁制御部，４５…操作装置（ブーム，アーム），４６…操作装置（バケット，旋回），５０…作業装置姿勢検出装置，５１…目標面設定装置，５２ａ…オペレータ操作検出装置，５３…表示装置，５４，５５，５６…電磁比例弁，６２…目標面比較部，８１…アクチュエータ制御部，９６…現況地形取得装置，３７４…通達制御部

Claims (9)

1. 多関節型の作業機と，
   前記作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと，
   前記油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と，
   オペレータに操作支援情報を通達するための通達装置と，
   任意に設定した複数の目標面のうち所定の目標面と前記作業機との距離に基づいて前記操作支援情報を通達するか否かを制御する通達制御部を有する制御装置とを備える作業機械において，
   前記作業機の作業対象となる現況地形の位置を取得する現況地形取得装置をさらに備え，
   前記制御装置は，前記現況地形と前記作業機に最も近い目標面の位置と前記作業機に最も近い目標面に前記作業機の動作方向で隣接する目標面の位置とを比較して前記現況地形と前記作業機に最も近い目標面の位置との上下関係および、前記現況地形と前記作業機に最も近い目標面に前記作業機の動作方向で隣接する目標面の位置との上下関係を判定する目標面比較部を備え，
   前記通達制御部は，前記目標面比較部の判定結果に基づいて前記操作支援情報の内容を変更することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１の作業機械において，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の下方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記作業機に最も近い目標面と前記作業機との距離である目標面距離に基づいて前記操作支援情報を通達し，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記操作支援情報を通達しないことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１の作業機械において，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の下方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記作業機に最も近い目標面と前記作業機との距離である目標面距離に基づいて前記操作支援情報を通達し，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定し，かつ，前記作業機に最も近い目標面と前記作業機の動作方向で隣接する目標面が前記現況地形の下方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記作業機に最も近い目標面と前記作業機の動作方向で隣接する目標面と前記目標面距離に基づいて前記操作支援情報を通達し，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定し，かつ，前記作業機に最も近い目標面と前記作業機の動作方向で隣接する目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記操作支援情報を通達しないことを特徴とする作業機械。
4. 請求項３の作業機械において，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定し，かつ，前記作業機に最も近い目標面と前記作業機の動作方向で隣接する目標面が前記現況地形の下方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は，さらに，前記作業機に最も近い目標面と前記作業機の動作方向で隣接する目標面と前記作業機との距離を通達することを特徴とする作業機械。
5. 請求項１の作業機械において，
   前記操作装置の操作時に，前記作業機の動作範囲が前記目標面上及びその上方に制限されるように前記油圧アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部をさらに備え，
   前記アクチュエータ制御部によって制限される前記作業機の動作範囲は，前記目標面比較部の判定結果に基づいて変更されることを特徴とする作業機械。
6. 請求項５の作業機械において，
   前記所定の制限値は，前記目標面比較部が前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定した場合，前記目標面比較部が前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の下方に位置すると判定した場合よりも低減されることを特徴とする作業機械。
7. 請求項１の作業機械において，
   前記目標面比較部は，前記現況地形と前記所定の目標面が前記作業機の可動範囲内に存在する場合，前記現況地形と前記所定の目標面の上下関係を判定することを特徴とする作業機械。
8. 多関節型の作業機と、
   前記作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと，
   前記油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と，
   オペレータに操作支援情報を通達するための通達装置と，
   任意に設定した複数の目標面のうち所定の目標面と前記作業機との距離に基づいて前記操作支援情報を通達するか否かを制御する通達制御部を有する制御装置とを備える作業機械において，
   前記作業機の作業対象となる現況地形の位置を取得する現況地形取得装置をさらに備え，
   前記制御装置は，前記現況地形と前記所定の目標面の位置を比較して前記現況地形と前記所定の目標面の上下関係を判定する目標面比較部を備え，
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の下方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記作業機に最も近い目標面と前記作業機との距離である目標面距離に基づいて警報音を出力し、
   前記目標面比較部が，前記作業機に最も近い目標面が前記現況地形の上方に位置すると判定した場合，前記通達制御部は前記作業機に最も近い目標面と前記作業機の距離に関わらず前記警報音の出力を中断することを特徴とする作業機械。
9. バケットを含む多関節型の作業機と、
   前記作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと，
   前記油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と，
   オペレータに操作支援情報を通達するための表示装置と，
   任意に設定した複数の目標面のうち所定の目標面と前記作業機との距離に基づいて前記操作支援情報を通達するか否かを制御する通達制御部を有する制御装置とを備え，
   前記制御装置は，前記操作支援情報として前記バケットの画像と前記所定の目標面の画像とを前記表示装置に表示させる作業機械において，
   前記作業機の作業対象となる現況地形の位置を取得する現況地形取得装置をさらに備え，
   前記制御装置は，前記現況地形と前記所定の目標面の位置を比較して前記現況地形と前記所定の目標面の上下関係を判定する目標面比較部を備え，
   前記通達制御部は，前記目標面比較部の判定結果に基づいて，前記現況地形に対して前記所定の目標面の位置が上方にある場合と下方にある場合とで，前記操作支援情報として前記表示装置に表示させている前記所定の目標面の画像の表示態様を変更させることを特徴とする作業機械。

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