JP2025019447A

JP2025019447A - CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINE, CONTROL METHOD FOR CONSTRUCTION MACHINE, AND REMOTE CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINE

Info

Publication number: JP2025019447A
Application number: JP2023123066A
Authority: JP
Inventors: 知樹根田; Tomoki Konda
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2023-07-28
Filing date: 2023-07-28
Publication date: 2025-02-07
Also published as: WO2025028107A1

Abstract

To prevent unintended revolution from occurring during work using a work machine.SOLUTION: A work machine control system automatically actuates a revolving brake device when a work machine is driven while a revolving body is not operated.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、作業機械の制御システム、作業機械の制御方法および作業機械の遠隔操作システムに関する。 The present disclosure relates to a work machine control system, a work machine control method, and a work machine remote operation system.

特許文献１には、自動掘削処理を行う作業機械に関する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses technology related to a work machine that performs automatic excavation processing.

特開２０２０－０４１３５４号公報JP 2020-041354 A

旋回体に支持された作業機とを備える作業機械による掘削作業や排土作業は、通常、旋回体を旋回させずに作業機を駆動させることで行われる。一方で、環境によっては、作業中に旋回体の旋回操作をしていないにも関わらず、旋回体が旋回してしまうことがある。例えば、溝の壁面の掘削など、バケットの片側を用いて掘削を行う場合、バケットに掛かる荷重が左右でアンバランスとなり、反力を受ける旋回体の回転中心にモーメントが発生し、旋回体が旋回してしまう可能性がある。また作業機械が傾斜地に停車している場合、重力によってモーメントが発生し、旋回体が旋回してしまう可能性がある。
本開示の目的は、作業中に意図しない旋回が生じることを防ぐことができる作業機械の制御システム、作業機械の制御方法および作業機械の遠隔操作システムを提供することにある。 Excavation work and soil removal work using a work machine having a work implement supported on a rotating body are usually performed by driving the work implement without rotating the rotating body. However, depending on the environment, the rotating body may rotate even if the rotating body is not rotated during work. For example, when excavating using one side of a bucket, such as digging the wall of a trench, the load on the bucket becomes unbalanced between the left and right, and a moment is generated at the center of rotation of the rotating body that receives the reaction force, which may cause the rotating body to rotate. In addition, when the work machine is parked on a slope, a moment is generated due to gravity, which may cause the rotating body to rotate.
An object of the present disclosure is to provide a work machine control system, a work machine control method, and a work machine remote operation system that are capable of preventing unintended turning during work.

本発明の一態様によれば、作業機械の制御システムは、旋回中心周りに回転可能な旋回体と、前記旋回体に取り付けられた作業機と、前記旋回体の旋回を停止させる旋回制動装置と、を備える作業機械の制御システムであって、前記旋回体の操作がなく前記作業機が駆動しているときに、前記旋回制動装置を作動させるブレーキ制御部を備える。 According to one aspect of the present invention, the control system for a work machine includes a rotating body that can rotate around a rotation center, a working machine attached to the rotating body, and a rotation braking device that stops the rotation of the rotating body, and includes a brake control unit that activates the rotation braking device when the rotating body is not being operated and the working machine is being driven.

上記態様によれば、作業機械の制御システムは、作業機械による作業中に意図しない旋回が生じることを防ぐことができる。 According to the above aspect, the control system of the work machine can prevent unintended turning while the work machine is working.

第一実施形態に係る作業機械の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a work machine according to a first embodiment. FIG. 第一実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of a driver's cab according to the first embodiment. 第一実施形態に係る旋回駐車ブレーキの構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a turning parking brake according to the first embodiment. 第一実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of a control device according to the first embodiment. 第一実施形態に係る目標軌跡の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a target trajectory according to the first embodiment; 第一実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an automatic excavation control method according to the first embodiment. 第二実施形態に係る旋回モータの構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a swing motor according to a second embodiment. 第三実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an automatic excavation control method according to a third embodiment.

以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
〈第一実施形態〉
《作業機械１００の構成》
図１は、第一実施形態に係る作業機械１００の構成を示す概略図である。第一実施形態に係る作業機械１００は、オペレータの指示に従って自動掘削制御を行う。自動掘削制御とは、バケット１３３の刃先が掘削対象上の掘削開始位置に配置された状態から、ブーム１３１、アーム１３２、およびバケット１３３を駆動させて土砂を掘削する動作を自動的に実行する制御である。つまり、自動掘削制御において作業機械１００は走行体１１０および旋回体１２０の操作信号を出力せず、作業機１３０を駆動させる。
作業機械１００は、施工現場にて稼働し、土砂などの施工対象を掘削し、荷としてダンプトラックなどの積込対象のベッセルなど荷台に積み込む。作業機械１００の例としては、フェイスショベル、バックホウショベル、ロープショベルなどが挙げられる。また作業機械１００は電動駆動するものであってもよいし、油圧駆動するものであってもよい。第一実施形態に係る作業機械１００は、バックホウショベルである。作業機械１００は、走行体１１０、旋回体１２０、作業機１３０及び運転室１４０を備える。積込対象の例としては、ダンプトラック、ホッパなどが挙げられる。 Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
First Embodiment
Configuration of the work machine 100
1 is a schematic diagram showing the configuration of a work machine 100 according to a first embodiment. The work machine 100 according to the first embodiment performs automatic excavation control in accordance with instructions from an operator. Automatic excavation control is control that automatically executes an operation of driving the boom 131, the arm 132, and the bucket 133 to excavate earth and sand from a state in which the cutting edge of the bucket 133 is positioned at an excavation start position on an excavation target. In other words, in automatic excavation control, the work machine 100 drives the work implement 130 without outputting operation signals for the traveling body 110 and the rotating body 120.
The work machine 100 operates at a construction site, excavates a construction target such as soil and sand, and loads the excavated soil as cargo onto a loading target such as a vessel or other loading platform, such as a dump truck. Examples of the work machine 100 include a face shovel, a backhoe shovel, and a rope shovel. The work machine 100 may be either electrically driven or hydraulically driven. The work machine 100 according to the first embodiment is a backhoe shovel. The work machine 100 includes a traveling body 110, a rotating body 120, a work implement 130, and a cab 140. Examples of loading targets include a dump truck and a hopper.

走行体１１０は、作業機械１００を走行可能に支持する。走行体１１０は、左右に設けられた２つの無限軌道１１１と、各無限軌道１１１を駆動するための２つの走行モータ１１２を備える。走行体１１０は、支持部の一例である。
旋回体１２０は、走行体１１０に旋回中心回りに旋回可能に支持される。
作業機１３０は、油圧により駆動する。作業機１３０は、旋回体１２０の前部に上下方向に駆動可能に支持される。
運転室１４０は、オペレータが搭乗し、作業機械１００の操作を行うためのスペースである。運転室１４０は、旋回体１２０の左前部に設けられる。
ここで、旋回体１２０のうち作業機１３０が取り付けられる部分を前部という。また、旋回体１２０について、前部を基準に、反対側の部分を後部、左側の部分を左部、右側の部分を右部という。 The running body 110 supports the work machine 100 so that it can run. The running body 110 includes two endless tracks 111 provided on the left and right, and two travel motors 112 for driving each of the endless tracks 111. The running body 110 is an example of a support portion.
The rotating body 120 is supported by the running body 110 so as to be capable of rotating about a rotation center.
The work machine 130 is hydraulically driven and supported on the front part of the revolving body 120 so as to be drivable in the vertical direction.
The operator's cab 140 is a space where an operator sits and operates the work machine 100. The operator's cab 140 is provided at the left front part of the rotating body 120.
Here, the part of the rotating body 120 to which the work machine 130 is attached is referred to as the front part. Furthermore, with respect to the rotating body 120, the part opposite the front part is referred to as the rear part, the left part as the left part, and the right part as the right part.

《旋回体１２０の構成》
旋回体１２０は、エンジン１２１、油圧ポンプ１２２、コントロールバルブ１２３、旋回モータ１２４、旋回駐車ブレーキ１２５を備える。
エンジン１２１は、油圧ポンプ１２２を駆動する原動機である。エンジン１２１は、動力源の一例である。
油圧ポンプ１２２は、エンジン１２１により駆動される可変容量ポンプである。油圧ポンプ１２２は、コントロールバルブ１２３を介して各アクチュエータ（ブームシリンダ１３１Ｃ、アームシリンダ１３２Ｃ、バケットシリンダ１３３Ｃ、走行モータ１１２、及び旋回モータ１２４）に作動油を供給する。
コントロールバルブ１２３は、油圧ポンプ１２２から供給される作動油の流量を制御する。
旋回モータ１２４は、コントロールバルブ１２３を介して油圧ポンプ１２２から供給される作動油によって駆動し、旋回体１２０を旋回させる。
旋回駐車ブレーキ１２５は、旋回体１２０の旋回を機械的な制動力によって停止させることができる。旋回駐車ブレーキ１２５は、走行体１１０に対する旋回体１２０の回転を停止させる。旋回駐車ブレーキ１２５は、例えばディスクブレーキであってよい。旋回駐車ブレーキ１２５は、油圧式のネガティブブレーキであり、ブレーキソレノイドバルブ１２５３からの圧油が導入されることによってブレーキが解除される。旋回駐車ブレーキ１２５は、旋回体１２０の旋回を停止させる旋回制動装置の一例である。 Configuration of the rotating body 120
The swing body 120 is equipped with an engine 121 , a hydraulic pump 122 , a control valve 123 , a swing motor 124 , and a swing parking brake 125 .
The engine 121 is a prime mover that drives the hydraulic pump 122. The engine 121 is an example of a power source.
The hydraulic pump 122 is a variable displacement pump driven by the engine 121. The hydraulic pump 122 supplies hydraulic oil via a control valve 123 to each actuator (the boom cylinder 131C, the arm cylinder 132C, the bucket cylinder 133C, the travel motor 112, and the swing motor 124).
The control valve 123 controls the flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 122 .
The swing motor 124 is driven by hydraulic oil supplied from a hydraulic pump 122 via a control valve 123 to swing the swing body 120 .
The swing parking brake 125 can stop the swing of the swing body 120 by a mechanical braking force. The swing parking brake 125 stops the rotation of the swing body 120 relative to the traveling body 110. The swing parking brake 125 may be, for example, a disk brake. The swing parking brake 125 is a hydraulic negative brake, and the brake is released by introducing pressure oil from a brake solenoid valve 1253. The swing parking brake 125 is an example of a swing braking device that stops the swing of the swing body 120.

《作業機１３０の構成》
作業機１３０は、ブーム１３１、アーム１３２、作業具としてのバケット１３３、ブームシリンダ１３１Ｃ、アームシリンダ１３２Ｃ、及びバケットシリンダ１３３Ｃを備える。作業具の他の例として、クラムバケット、チルトバケット、チルトローテートバケット、グラップル、リフティングマグネットなどの先端アタッチメントが挙げられる。 Configuration of the work machine 130
The work machine 130 includes a boom 131, an arm 132, a bucket 133 as a work tool, a boom cylinder 131C, an arm cylinder 132C, and a bucket cylinder 133C. Other examples of the work tool include end attachments such as a clam bucket, a tilt bucket, a tilt rotate bucket, a grapple, and a lifting magnet.

ブーム１３１の基端部は、旋回体１２０にブームピンを介して回転可能に取り付けられる。なお、図１に示す作業機械１００においては、ブーム１３１が旋回体１２０の正面中央部分に設けられるが、これに限られず、ブーム１３１は左右方向にオフセットして取り付けられたものであってもよい。この場合、旋回体１２０の旋回中心は作業機１３０の動作平面上に位置しない。
アーム１３２は、ブーム１３１とバケット１３３とを連結する。アーム１３２の基端部は、ブーム１３１の先端部にアームピンを介して回転可能に取り付けられる。
バケット１３３は、アーム１３２の先端部にピンを介して回転可能に取り付けられる。バケット１３３を支持する部材として、ブーム１３１、アーム１３２がある。バケット１３３は、掘削した土砂を収容するための容器として機能する。バケット１３３は、開口が旋回体１２０側（後方）を向くように取り付けられる。つまり、バックホウショベルである作業機械１００は、バケット１３３を旋回体１２０の手前側に引き寄せることで掘削を行う。 The base end of the boom 131 is rotatably attached to the revolving body 120 via a boom pin. In the work machine 100 shown in Fig. 1, the boom 131 is provided at the center of the front of the revolving body 120, but the present invention is not limited to this and the boom 131 may be attached offset in the left-right direction. In this case, the center of rotation of the revolving body 120 is not located on the operating plane of the work implement 130.
The arm 132 connects the boom 131 and the bucket 133. A base end of the arm 132 is rotatably attached to a tip end of the boom 131 via an arm pin.
The bucket 133 is rotatably attached to the tip of the arm 132 via a pin. Members that support the bucket 133 include the boom 131 and the arm 132. The bucket 133 functions as a container for storing excavated soil and sand. The bucket 133 is attached so that its opening faces the rotating body 120 (rear). In other words, the work machine 100, which is a backhoe excavator, performs excavation by pulling the bucket 133 to the front side of the rotating body 120.

ブームシリンダ１３１Ｃは、ブーム１３１を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ１３１Ｃの基端部は、旋回体１２０に取り付けられる。ブームシリンダ１３１Ｃの先端部は、ブーム１３１に取り付けられる。
アームシリンダ１３２Ｃは、アーム１３２を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ１３２Ｃの基端部は、ブーム１３１に取り付けられる。アームシリンダ１３２Ｃの先端部は、アーム１３２に取り付けられる。
バケットシリンダ１３３Ｃは、バケット１３３を駆動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ１３３Ｃの基端部は、アーム１３２に取り付けられる。バケットシリンダ１３３Ｃの先端部は、バケット１３３を回動させるリンク機構に取り付けられる。 The boom cylinder 131C is a hydraulic cylinder for operating the boom 131. A base end of the boom cylinder 131C is attached to the rotating body 120. A tip end of the boom cylinder 131C is attached to the boom 131.
The arm cylinder 132C is a hydraulic cylinder for driving the arm 132. A base end of the arm cylinder 132C is attached to the boom 131. A tip end of the arm cylinder 132C is attached to the arm 132.
The bucket cylinder 133C is a hydraulic cylinder for driving the bucket 133. A base end of the bucket cylinder 133C is attached to the arm 132. A tip end of the bucket cylinder 133C is attached to a link mechanism that rotates the bucket 133.

《運転室１４０の構成》
図２は、第一実施形態に係る運転室１４０の内部の構成を示す図である。
運転室１４０内には、運転席１４１、操作端末１４２、操作装置１４３および旋回ロックスイッチ１４４が設けられる。操作端末１４２は、運転席１４１の近傍に設けられ、後述する制御装置１６０とのユーザインタフェースである。操作端末１４２は、例えばタッチパネルで構成された表示装置であり、オペレータが操作する操作部と、操作を受け付ける入力受付部があってもよい。また、表示装置には、エンジン水温計、燃料計の計測データなどが表示されている。また、操作端末１４２は、ＬＣＤなどの表示部を備えるものであってよい。 Configuration of the operator's cab 140
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the operator's cab 140 according to the first embodiment.
A driver's seat 141, an operation terminal 142, an operation device 143, and a turning lock switch 144 are provided in the driver's cab 140. The operation terminal 142 is provided near the driver's seat 141, and is a user interface with the control device 160 described below. The operation terminal 142 is a display device formed of, for example, a touch panel, and may have an operation unit operated by the operator and an input reception unit that receives operations. The display device also displays measurement data of an engine water temperature gauge, a fuel gauge, and the like. The operation terminal 142 may also be equipped with a display unit such as an LCD.

操作装置１４３は、オペレータの手動操作によって走行体１１０、旋回体１２０及び作業機１３０を駆動させるための装置である。操作装置１４３は、左操作レバー１４３ＬＯ、右操作レバー１４３ＲＯ、左フットペダル１４３ＬＦ、右フットペダル１４３ＲＦ、左走行レバー１４３ＬＴ、右走行レバー１４３ＲＴ、開始スイッチ１４３ＳＷを備える。 The operating device 143 is a device for driving the traveling body 110, the rotating body 120, and the work machine 130 by manual operation by the operator. The operating device 143 includes a left operating lever 143LO, a right operating lever 143RO, a left foot pedal 143LF, a right foot pedal 143RF, a left travel lever 143LT, a right travel lever 143RT, and a start switch 143SW.

左操作レバー１４３ＬＯは、運転席１４１の左側に設けられる。右操作レバー１４３ＲＯは、運転席１４１の右側に設けられる。 The left operating lever 143LO is provided on the left side of the driver's seat 141. The right operating lever 143RO is provided on the right side of the driver's seat 141.

左操作レバー１４３ＬＯは、旋回体１２０の旋回動作、及び、アーム１３２の掘削／ダンプ動作を行うための操作機構である。具体的には、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを前方に倒すと、アーム１３２がダンプ動作する。また、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを後方に倒すと、アーム１３２が掘削動作する。また、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを右方向に倒すと、旋回体１２０が右旋回する。また、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを左方向に倒すと、旋回体１２０が左旋回する。なお、他の実施形態においては、左操作レバー１４３ＬＯを前後方向に倒した場合に旋回体１２０が右旋回又は左旋回し、左操作レバー１４３ＬＯが左右方向に倒した場合にアーム１３２が掘削動作又はダンプ動作してもよい。 The left operation lever 143LO is an operation mechanism for performing the rotation operation of the revolving body 120 and the excavation/dumping operation of the arm 132. Specifically, when the operator of the work machine 100 tilts the left operation lever 143LO forward, the arm 132 performs the dumping operation. When the operator of the work machine 100 tilts the left operation lever 143LO backward, the arm 132 performs the excavation operation. When the operator of the work machine 100 tilts the left operation lever 143LO to the right, the revolving body 120 rotates to the right. When the operator of the work machine 100 tilts the left operation lever 143LO to the left, the revolving body 120 rotates to the left. In other embodiments, the revolving body 120 may rotate to the right or left when the left operation lever 143LO is tilted in the forward/rearward direction, and the arm 132 may perform the excavation operation or the dumping operation when the left operation lever 143LO is tilted in the left/right direction.

右操作レバー１４３ＲＯは、バケット１３３の掘削／ダンプ動作、及び、ブーム１３１の掘削／ダンプ動作を行うための操作機構である。具体的には、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを前方に倒すと、ブーム１３１の掘削動作が実行される。また、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを後方に倒すと、ブーム１３１のダンプ動作が実行される。また、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを右方向に倒すと、バケット１３３のダンプ動作が行われる。また、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを左方向に倒すと、バケット１３３の掘削動作が行われる。なお、他の実施形態においては、右操作レバー１４３ＲＯを前後方向に倒した場合に、バケット１３３がダンプ動作又は掘削動作し、右操作レバー１４３ＲＯを左右方向に倒した場合にブーム１３１が掘削動作又はダンプ動作してもよい。 The right operating lever 143RO is an operating mechanism for performing the excavation/dumping operation of the bucket 133 and the excavation/dumping operation of the boom 131. Specifically, when the operator of the work machine 100 tilts the right operating lever 143RO forward, the excavation operation of the boom 131 is performed. When the operator of the work machine 100 tilts the right operating lever 143RO backward, the dumping operation of the boom 131 is performed. When the operator of the work machine 100 tilts the right operating lever 143RO to the right, the dumping operation of the bucket 133 is performed. When the operator of the work machine 100 tilts the right operating lever 143RO to the left, the excavation operation of the bucket 133 is performed. Note that in other embodiments, when the right operating lever 143RO is tilted in the forward/rearward direction, the bucket 133 performs the dumping operation or the excavation operation, and when the right operating lever 143RO is tilted in the left/right direction, the boom 131 performs the excavation operation or the dumping operation.

左フットペダル１４３ＬＦは、運転席１４１の前方の床面の左側に配置される。右フットペダル１４３ＲＦは、運転席１４１の前方の床面の右側に配置される。左走行レバー１４３ＬＴは、左フットペダル１４３ＬＦに軸支され、左走行レバー１４３ＬＴの傾斜と左フットペダル１４３ＬＦの押し下げが連動するように構成される。右走行レバー１４３ＲＴは、右フットペダル１４３ＲＦに軸支され、右走行レバー１４３ＲＴの傾斜と右フットペダル１４３ＲＦの押し下げが連動するように構成される。 The left foot pedal 143LF is located on the left side of the floor surface in front of the driver's seat 141. The right foot pedal 143RF is located on the right side of the floor surface in front of the driver's seat 141. The left travel lever 143LT is pivoted to the left foot pedal 143LF and configured so that the tilt of the left travel lever 143LT and the depression of the left foot pedal 143LF are linked. The right travel lever 143RT is pivoted to the right foot pedal 143RF and configured so that the tilt of the right travel lever 143RT and the depression of the right foot pedal 143RF are linked.

左フットペダル１４３ＬＦ及び左走行レバー１４３ＬＴは、走行体１１０の左側履帯の回転駆動に対応する。具体的には、作業機械１００のオペレータが左フットペダル１４３ＬＦ又は左走行レバー１４３ＬＴを前方に倒すと、左側履帯は前進方向に回転する。また、作業機械１００のオペレータが左フットペダル１４３ＬＦ又は左走行レバー１４３ＬＴを後方に倒すと、左側履帯は後進方向に回転する。 The left foot pedal 143LF and the left travel lever 143LT correspond to the rotational drive of the left track of the running body 110. Specifically, when the operator of the work machine 100 pushes the left foot pedal 143LF or the left travel lever 143LT forward, the left track rotates in the forward direction. Conversely, when the operator of the work machine 100 pushes the left foot pedal 143LF or the left travel lever 143LT backward, the left track rotates in the reverse direction.

右フットペダル１４３ＲＦ及び右走行レバー１４３ＲＴは、走行体１１０の右側履帯の回転駆動に対応する。具体的には、作業機械１００のオペレータが右フットペダル１４３ＲＦ又は右走行レバー１４３ＲＴを前方に倒すと、右側履帯は前進方向に回転する。また、作業機械１００のオペレータが右フットペダル１４３ＲＦ又は右走行レバー１４３ＲＴを後方に倒すと、右側履帯は後進方向に回転する。 The right foot pedal 143RF and the right travel lever 143RT correspond to the rotational drive of the right track of the running body 110. Specifically, when the operator of the work machine 100 pushes the right foot pedal 143RF or the right travel lever 143RT forward, the right track rotates in the forward direction. Conversely, when the operator of the work machine 100 pushes the right foot pedal 143RF or the right travel lever 143RT backward, the right track rotates in the reverse direction.

開始スイッチ１４３ＳＷは、例えば左操作レバー１４３ＬＯのハンドル部分に設けられる。なお、開始スイッチ１４３ＳＷは、運転席１４１に着座したオペレータの近傍に位置するように配置されればよい。開始スイッチ１４３ＳＷが操作されると、制御装置１６０に掘削指示信号が出力される。制御装置１６０は、掘削指示信号の入力を受け付けると、自動掘削制御を開始する。 The start switch 143SW is provided, for example, on the handle portion of the left operating lever 143LO. The start switch 143SW may be located near the operator seated in the driver's seat 141. When the start switch 143SW is operated, a digging command signal is output to the control device 160. When the control device 160 receives the input of the digging command signal, it starts automatic digging control.

旋回ロックスイッチ１４４は、運転席１４１の近傍に設けられる。旋回ロックスイッチ１４４は、旋回駐車ブレーキ１２５を作動状態または開放状態にするためにオペレータに手動で操作されるオルタネイトスイッチである。旋回ロックスイッチ１４４がオン状態のとき、旋回駐車ブレーキ１２５が作動状態となり、旋回体１２０は旋回しない。旋回ロックスイッチ１４４は、旋回体１２０を停止保持させたいときに手動でオン状態に切り替えられる。旋回ロックスイッチ１４４がオフ状態のとき、旋回駐車ブレーキ１２５が開放状態となり、旋回体１２０は旋回が可能となる。 The slewing lock switch 144 is provided near the driver's seat 141. The slewing lock switch 144 is an alternate switch that is manually operated by the operator to activate or release the slewing parking brake 125. When the slewing lock switch 144 is in the on state, the slewing parking brake 125 is activated and the rotating body 120 does not rotate. The slewing lock switch 144 is manually switched to the on state when it is desired to hold the rotating body 120 stopped. When the slewing lock switch 144 is in the off state, the slewing parking brake 125 is released and the rotating body 120 can rotate.

例えば、旋回駐車ブレーキ１２５が作動状態になるように旋回ロックスイッチ１４４がオペレータによって操作されると、旋回駐車ブレーキ１２５が作動し、旋回体１２０の旋回が停止する。旋回駐車ブレーキ１２５が作動しているとき、旋回体１２０が旋回動作するように左操作レバー１４３ＬＯが操作されても、旋回体１２０は旋回しない。例えば手動操作において旋回体１２０を旋回させない状態で作業機１３０を動作させる場合、オペレータは、旋回ロックスイッチ１４４を操作する。旋回体１２０を旋回させない場合、旋回体１２０を旋回させるための左操作レバー１４３ＬＯが中立状態になる可能性が高い。作業機械１００が例えば傾斜面において作業する場合、左操作レバー１４３ＬＯが中立状態であると、旋回体１２０の自重により旋回体１２０が旋回してしまう可能性がある。旋回ロックスイッチ１４４の操作により旋回駐車ブレーキ１２５が作動することにより、左操作レバー１４３ＬＯが中立状態でも、旋回体１２０が旋回してしまうことが抑制される。 For example, when the operator operates the swing lock switch 144 so that the swing parking brake 125 is activated, the swing parking brake 125 is activated and the swing of the swing body 120 is stopped. When the swing parking brake 125 is activated, even if the left operation lever 143LO is operated so that the swing body 120 rotates, the swing body 120 does not rotate. For example, when operating the work machine 130 in a state where the swing body 120 is not rotated in manual operation, the operator operates the swing lock switch 144. When the swing body 120 is not rotated, the left operation lever 143LO for rotating the swing body 120 is likely to be in a neutral state. When the work machine 100 works on an inclined surface, for example, if the left operation lever 143LO is in a neutral state, the swing body 120 may rotate due to its own weight. By operating the swing lock switch 144, the swing parking brake 125 is activated, preventing the swing body 120 from swinging even when the left operating lever 143LO is in neutral.

《旋回ブレーキの構成》
図３は、第一実施形態に係る旋回駐車ブレーキ１２５の構成を示す概略図である。
旋回駐車ブレーキ１２５は、ブレーキシリンダ１２５１、一対のブレーキディスク１２５２、ブレーキソレノイドバルブ１２５３を備える。
旋回ロックスイッチ１４４は、制御装置１６０とブレーキソレノイドバルブ１２５３との間に配置される。制御装置１６０は、旋回駐車ブレーキ１２５が作動状態になるように旋回ロックスイッチ１４４が操作されたことを示す入力信号、及び旋回駐車ブレーキ１２５が解放状態になるように旋回ロックスイッチ１４４が操作されたことを示す入力信号の一方又は両方を受信する。 <Configuration of turning brake>
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the swing parking brake 125 according to the first embodiment.
The swing parking brake 125 includes a brake cylinder 1251 , a pair of brake discs 1252 , and a brake solenoid valve 1253 .
The swing lock switch 144 is disposed between the control device 160 and the brake solenoid valve 1253. The control device 160 receives one or both of an input signal indicating that the swing lock switch 144 has been operated to place the swing parking brake 125 in an applied state and an input signal indicating that the swing lock switch 144 has been operated to place the swing parking brake 125 in a released state.

ブレーキシリンダ１２５１は、作動油によって駆動するばね付き油圧シリンダである。ブレーキシリンダ１２５１は通常時に押し出し状態にあり、作動油がロッド側に供給されることでロッドが引き込まれる。 The brake cylinder 1251 is a spring-loaded hydraulic cylinder that is driven by hydraulic oil. The brake cylinder 1251 is normally in an extended state, and the rod is retracted when hydraulic oil is supplied to the rod side.

ブレーキディスク１２５２は、ブレーキシリンダ１２５１のロッドの先端に設けられる。ブレーキディスク１２５２は、ロッドが押し出されているときに旋回モータ１２４に当接し、旋回モータ１２４の回転をロックする。ブレーキディスク１２５２は、ロッドが引き込まれているときに旋回モータ１２４から離れ、旋回モータ１２４を開放する。つまり、ブレーキシリンダ１２５１のロッド側の油室に作動油が供給されることで、旋回駐車ブレーキ１２５が開放される。ブレーキソレノイドバルブ１２５３が駆動して、ブレーキシリンダ１２５１が縮むことにより、一対のブレーキディスク１２５２が離隔して、旋回駐車ブレーキ１２５の作動が解除される。ブレーキソレノイドバルブ１２５３の駆動が停止されると、ブレーキシリンダ１２５１に設けられているスプリングの弾性力によりブレーキシリンダ１２５１が伸びる。ブレーキシリンダ１２５１が伸びることにより、一対のブレーキディスク１２５２が相互に接触して、旋回駐車ブレーキ１２５が作動する。 The brake disc 1252 is provided at the tip of the rod of the brake cylinder 1251. When the rod is pushed out, the brake disc 1252 abuts against the swing motor 124, locking the rotation of the swing motor 124. When the rod is retracted, the brake disc 1252 separates from the swing motor 124, releasing the swing motor 124. In other words, the swing parking brake 125 is released by supplying hydraulic oil to the oil chamber on the rod side of the brake cylinder 1251. When the brake solenoid valve 1253 is driven and the brake cylinder 1251 contracts, the pair of brake discs 1252 are separated, and the swing parking brake 125 is released. When the drive of the brake solenoid valve 1253 is stopped, the brake cylinder 1251 extends due to the elastic force of the spring provided in the brake cylinder 1251. When the brake cylinder 1251 extends, a pair of brake discs 1252 come into contact with each other, activating the swing parking brake 125.

ブレーキソレノイドバルブ１２５３は、旋回駐車ブレーキ１２５の作動および開放を制御する。ブレーキソレノイドバルブ１２５３がオン状態に切り替わることにより、ブレーキソレノイドバルブ１２５３が駆動して弁位置が開放状態となり、旋回駐車ブレーキ１２５を開放状態にする。ブレーキソレノイドバルブ１２５３は、励磁すると旋回駐車ブレーキ１２５を開放し、消磁すると旋回駐車ブレーキ１２５を作動させる。 The brake solenoid valve 1253 controls the operation and release of the swing parking brake 125. When the brake solenoid valve 1253 is switched to the on state, the brake solenoid valve 1253 is driven and the valve position is set to the open state, releasing the swing parking brake 125. When the brake solenoid valve 1253 is energized, it releases the swing parking brake 125, and when it is deenergized, it activates the swing parking brake 125.

ブレーキソレノイドバルブ１２５３は、旋回ロックスイッチ１４４を介して後述する制御装置１６０と電気的に接続される。
旋回ロックスイッチ１４４がオフ状態である場合、ブレーキソレノイドバルブ１２５３は常に励磁し、旋回駐車ブレーキ１２５を開放するため、旋回ロックが解除される。旋回ロックスイッチ１４４がオン状態である場合、制御装置１６０からのブレーキ作動信号がブレーキソレノイドバルブ１２５３に供給されるため、ブレーキソレノイドバルブ１２５３は消磁し、旋回駐車ブレーキ１２５が作動し、旋回ができない。 The brake solenoid valve 1253 is electrically connected to a control device 160 (described later) via a turning lock switch 144 .
When the swing lock switch 144 is in the OFF state, the brake solenoid valve 1253 is always excited to release the swing parking brake 125, thereby releasing the swing lock. When the swing lock switch 144 is in the ON state, a brake actuation signal from the control device 160 is supplied to the brake solenoid valve 1253, so that the brake solenoid valve 1253 is de-energized, the swing parking brake 125 is actuated, and swing is not possible.

《計測系の構成》
図１に示すように、作業機械１００は、位置方位演算器１５１、傾斜計測器１５２、ブームストロークセンサ１５３、アームストロークセンサ１５４、バケットストロークセンサ１５５、形状検出装置１５６を備える。 <<Configuration of the measurement system>>
As shown in FIG. 1 , the work machine 100 is equipped with a position and orientation calculator 151 , an inclination measuring device 152 , a boom stroke sensor 153 , an arm stroke sensor 154 , a bucket stroke sensor 155 , and a shape detection device 156 .

位置方位演算器１５１は、旋回体１２０の位置及び旋回体１２０が向く方位を演算する。位置方位演算器１５１は、ＧＮＳＳを構成する人工衛星から測位信号を受信する２つの受信器を備える。２つの受信器は、それぞれ旋回体１２０の異なる位置に設置される。位置方位演算器１５１は、受信器が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体１２０の代表点（ショベル座標系の原点）の位置を検出する。
位置方位演算器１５１は、２つの受信器が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、旋回体１２０の向く方位を演算する。旋回体１２０が向く方位とは、旋回体１２０の正面に直交する方向である。旋回体１２０が向く方位は、作業機１３０のブーム１３１からバケット１３３へ伸びる直線の延在方向の水平成分に等しい。 The position and orientation calculator 151 calculates the position of the revolving body 120 and the orientation in which the revolving body 120 faces. The position and orientation calculator 151 includes two receivers that receive positioning signals from artificial satellites that constitute the GNSS. The two receivers are installed at different positions on the revolving body 120. The position and orientation calculator 151 detects the position of a representative point of the revolving body 120 in the site coordinate system (the origin of the excavator coordinate system) based on the positioning signals received by the receivers.
The position and orientation calculator 151 uses the positioning signals received by the two receivers to calculate the orientation of the rotating body 120 as the relationship between the installation position of one receiver and the installation position of the other receiver. The orientation of the rotating body 120 is a direction perpendicular to the front of the rotating body 120. The orientation of the rotating body 120 is equal to the horizontal component of the extension direction of a straight line extending from the boom 131 to the bucket 133 of the work machine 130.

傾斜計測器１５２は、旋回体１２０の加速度及び角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体１２０の姿勢（例えば、ロール角、ピッチ角、ヨー角）および旋回速度を検出する。傾斜計測器１５２は、例えば旋回体１２０の下面に設置される。傾斜計測器１５２は、例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を用いることができる。 The inclination measuring device 152 measures the acceleration and angular velocity of the rotating body 120, and detects the attitude (e.g., roll angle, pitch angle, yaw angle) and rotation speed of the rotating body 120 based on the measurement results. The inclination measuring device 152 is installed, for example, on the underside of the rotating body 120. The inclination measuring device 152 can be, for example, an inertial measurement unit (IMU).

ブームストロークセンサ１５３は、ブームシリンダ１３１Ｃに取り付けられ、ブームシリンダ１３１Ｃのシリンダ長を検出する。ブームシリンダ１３１Ｃのシリンダ長は、旋回体１２０に対するブーム１３１の相対角度に換算可能である。
アームストロークセンサ１５４は、アームシリンダ１３２Ｃに取り付けられ、アームシリンダ１３２Ｃのシリンダ長を検出する。アームシリンダ１３２Ｃのシリンダ長は、ブーム１３１に対するアーム１３２の相対角度に換算可能である。
バケットストロークセンサ１５５は、バケットシリンダ１３３Ｃに取り付けられ、バケットシリンダ１３３Ｃのシリンダ長を検出する。バケットシリンダ１３３Ｃのシリンダ長は、アーム１３２に対するバケット１３３の相対角度に換算可能である。
第一実施形態に係る作業機械１００は、ブームストロークセンサ１５３、アームストロークセンサ１５４、及びバケットストロークセンサ１５５を用いて作業機１３０の各リンク部品の角度を特定するが、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、他の実施形態においては、ストロークセンサに代えて、リンク部品の相対回転角を検出するポテンショメータを備えてもよいし、各リンク部品の対地角を検出する傾斜センサを備えてもよい。 The boom stroke sensor 153 is attached to the boom cylinder 131C and detects the cylinder length of the boom cylinder 131C. The cylinder length of the boom cylinder 131C can be converted into a relative angle of the boom 131 with respect to the rotating body 120.
The arm stroke sensor 154 is attached to the arm cylinder 132C and detects the cylinder length of the arm cylinder 132C. The cylinder length of the arm cylinder 132C can be converted into a relative angle of the arm 132 with respect to the boom 131.
The bucket stroke sensor 155 is attached to the bucket cylinder 133C and detects the cylinder length of the bucket cylinder 133C. The cylinder length of the bucket cylinder 133C can be converted into a relative angle of the bucket 133 with respect to the arm 132.
The work machine 100 according to the first embodiment identifies the angle of each link component of the work implement 130 using the boom stroke sensor 153, the arm stroke sensor 154, and the bucket stroke sensor 155, but other embodiments are not limited to this. For example, in other embodiments, instead of the stroke sensor, a potentiometer that detects the relative rotation angle of the link components may be provided, or an inclination sensor that detects the ground angle of each link component may be provided.

形状検出装置１５６は、検出方向に存在する対象物の位置および表面形状を検出する。形状検出装置１５６の例としては、ステレオカメラ、レーザスキャナなどが挙げられる。形状検出装置１５６は、例えば検出方向が作業機械１００の運転室１４０の前方を向くように設けられる。形状検出装置１５６は、対象物の表面形状を、形状検出装置１５６の位置を基準とした座標系で特定する。なお、他の実施形態に係る形状検出装置１５６は、形状検出装置１５６の取付位置を車体座標系基準で事前計測した寸法値に基づいて、車体座標系基準で対象物の表面形状を特定してもよい。また、他の実施形態に係る形状検出装置１５６は、形状検出装置１５６の取付位置を車体座標系基準で事前計測した寸法値、並びに車体の現場座標系における位置および姿勢情報に基づいて、現場座標系基準で対象物の表面形状を特定してもよい。 The shape detection device 156 detects the position and surface shape of an object present in the detection direction. Examples of the shape detection device 156 include a stereo camera and a laser scanner. The shape detection device 156 is installed, for example, so that the detection direction faces forward of the cab 140 of the work machine 100. The shape detection device 156 identifies the surface shape of the object in a coordinate system based on the position of the shape detection device 156. Note that the shape detection device 156 according to other embodiments may identify the surface shape of the object based on the vehicle body coordinate system based on dimensional values of the mounting position of the shape detection device 156 measured in advance based on the vehicle body coordinate system. Also, the shape detection device 156 according to other embodiments may identify the surface shape of the object based on the site coordinate system based on dimensional values of the mounting position of the shape detection device 156 measured in advance based on the vehicle body coordinate system, as well as position and attitude information in the site coordinate system of the vehicle body.

《制御装置１６０の構成》
図４は、第一実施形態に係る制御装置１６０の構成を示す概略ブロック図である。
作業機械１００は、制御装置１６０を備える。制御装置１６０は、操作端末１４２に実装されるものであってもよいし、操作端末１４２と別個に設けられ、操作端末１４２からの入出力を受け付けるものであってもよい。制御装置１６０は、操作装置１４３から操作信号を受信する。制御装置１６０は、受信した操作信号又は自動制御のために生成された操作信号をコントロールバルブ１２３に出力することで、作業機１３０、旋回体１２０及び走行体１１０を駆動させる。以下、操作装置１４３から受信した操作信号を手動操作信号ともよび、自動制御のために生成された操作信号を自動操作信号ともよぶ。なお、自動操作信号は、旋回体１２０および作業機１３０を駆動させる操作信号からなり、走行体１１０を駆動させる操作信号を含まない。自動制御中に、オペレータによる手動操作信号を受信した場合、制御装置１６０は自動制御を停止してもよい。 Configuration of the control device 160
FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device 160 according to the first embodiment.
The work machine 100 includes a control device 160. The control device 160 may be implemented in the operation terminal 142, or may be provided separately from the operation terminal 142 and receive input and output from the operation terminal 142. The control device 160 receives an operation signal from the operation device 143. The control device 160 drives the work machine 130, the revolving body 120, and the traveling body 110 by outputting the received operation signal or an operation signal generated for automatic control to the control valve 123. Hereinafter, the operation signal received from the operation device 143 is also referred to as a manual operation signal, and the operation signal generated for automatic control is also referred to as an automatic operation signal. Note that the automatic operation signal is made up of an operation signal that drives the revolving body 120 and the work machine 130, and does not include an operation signal that drives the traveling body 110. When a manual operation signal by an operator is received during automatic control, the control device 160 may stop the automatic control.

制御装置１６０は、プロセッサ６１０、メインメモリ６３０、ストレージ６５０、インタフェース６７０を備えるコンピュータである。ストレージ６５０は、プログラムを記憶する。プロセッサ６１０は、プログラムをストレージ６５０から読み出してメインメモリ６３０に展開し、プログラムに従った処理を実行する。 The control device 160 is a computer that includes a processor 610, a main memory 630, a storage 650, and an interface 670. The storage 650 stores a program. The processor 610 reads the program from the storage 650, expands it in the main memory 630, and executes processing according to the program.

ストレージ６５０の例としては、半導体メモリ、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク等が挙げられる。ストレージ６５０は、制御装置１６０の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース６７０を介して制御装置１６０に接続される外部メディアであってもよい。メインメモリ６３０及びストレージ６５０は、一時的でない有形の記憶媒体である。 Examples of storage 650 include semiconductor memory, magnetic disks, magneto-optical disks, optical disks, etc. Storage 650 may be internal media directly connected to the common communication line of control device 160, or may be external media connected to control device 160 via interface 670. Main memory 630 and storage 650 are non-transitory tangible storage media.

プロセッサ６１０は、プログラムの実行により、計測データ取得部６１１、操作信号入力部６１２、作業機位置特定部６１３、軌跡生成部６１４、移動制御部６１５、旋回判定部６１６、ブレーキ制御部６１７、操作信号出力部６１８を備える。 By executing the program, the processor 610 is provided with a measurement data acquisition unit 611, an operation signal input unit 612, a work machine position identification unit 613, a trajectory generation unit 614, a movement control unit 615, a turning determination unit 616, a brake control unit 617, and an operation signal output unit 618.

計測データ取得部６１１は、例えば旋回体１２０の旋回速度、位置および方位、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の傾斜角、旋回体１２０の姿勢、並びに作業機械１００の環境の表面形状を取得する。なお、作業機械１００の環境の表面形状には、掘削対象の表面形状が含まれる。 The measurement data acquisition unit 611 acquires, for example, the rotation speed, position and orientation of the rotating body 120, the inclination angles of the boom 131, arm 132 and bucket 133, the attitude of the rotating body 120, and the surface shape of the environment of the work machine 100. Note that the surface shape of the environment of the work machine 100 includes the surface shape of the excavation target.

計測データ取得部６１１は、作業機械１００の計測系による計測データを取得する。具体的には、計測データ取得部６１１は、位置方位演算器１５１、傾斜計測器１５２、ブームストロークセンサ１５３、アームストロークセンサ１５４、バケットストロークセンサ１５５および形状検出装置１５６から計測データを取得する。計測データ取得部６１１は、傾斜計測器１５２が計測した旋回体１２０の角速度を積分することで、旋回体１２０の角度を算出する。 The measurement data acquisition unit 611 acquires measurement data from the measurement system of the work machine 100. Specifically, the measurement data acquisition unit 611 acquires measurement data from the position and orientation calculator 151, the inclination measuring device 152, the boom stroke sensor 153, the arm stroke sensor 154, the bucket stroke sensor 155, and the shape detection device 156. The measurement data acquisition unit 611 calculates the angle of the rotating body 120 by integrating the angular velocity of the rotating body 120 measured by the inclination measuring device 152.

操作信号入力部６１２は、操作装置１４３からオペレータが手動で操作された手動操作信号の入力を受け付ける。手動操作信号には、ブーム１３１のダンプ操作や掘削操作をする駆動信号、アーム１３２のダンプ操作や掘削操作をする駆動信号、バケット１３３のダンプ操作や掘削操作をする駆動信号、旋回体１２０の右旋回操作や左旋回操作をする駆動信号、走行体１１０の走行操作をする駆動信号、ならびに作業機械１００の掘削指示信号が含まれる。 The operation signal input unit 612 accepts input of manual operation signals manually operated by the operator from the operation device 143. The manual operation signals include a drive signal for performing a dumping operation or an excavation operation of the boom 131, a drive signal for performing a dumping operation or an excavation operation of the arm 132, a drive signal for performing a dumping operation or an excavation operation of the bucket 133, a drive signal for performing a right-turning operation or a left-turning operation of the rotating body 120, a drive signal for performing a traveling operation of the traveling body 110, and an excavation instruction signal for the work machine 100.

作業機位置特定部６１３は、計測データ取得部６１１が取得した計測データに基づいて、旋回体１２０を基準とする車体座標系におけるバケット１３３の刃先の位置を特定する。
作業機位置特定部６１３は、ブーム１３１の傾斜角と既知のブーム１３１の長さ（基端部のピンから先端部のピンまでの距離）とに基づいて、ブーム１３１の長さの垂直方向成分及び水平方向成分を求める。同様に、作業機位置特定部６１３は、アーム１３２の長さの垂直方向成分及び水平方向成分を求める。また、作業機位置特定部６１３は、バケット１３３の傾斜角と既知のバケット１３３の形状とに基づいて、バケット１３３のピンから刃先までの垂直方向成分及び水平方向成分を求める。作業機位置特定部６１３は、作業機械１００の位置から、作業機械１００の方位及び姿勢から特定される方向に、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の長さの垂直方向成分の和及び水平方向成分の和だけ離れた位置を、バケット１３３の刃先の位置として特定する。 The work machine position identifying unit 613 identifies the position of the cutting edge of the bucket 133 in the vehicle body coordinate system based on the revolving unit 120, based on the measurement data acquired by the measurement data acquiring unit 611.
The work machine position identifying unit 613 determines the vertical and horizontal components of the length of the boom 131 based on the inclination angle of the boom 131 and the known length of the boom 131 (the distance from the pin at the base end to the pin at the tip end). Similarly, the work machine position identifying unit 613 determines the vertical and horizontal components of the length of the arm 132. Furthermore, the work machine position identifying unit 613 determines the vertical and horizontal components from the pin of the bucket 133 to the cutting edge based on the inclination angle of the bucket 133 and the known shape of the bucket 133. The work machine position identifying unit 613 identifies, as the position of the cutting edge of the bucket 133, a position that is away from the position of the work machine 100 in a direction identified from the orientation and posture of the work machine 100 by the sum of the vertical and horizontal components of the lengths of the boom 131, the arm 132, and the bucket 133.

軌跡生成部６１４は、掘削指示信号が入力されたときに作業機位置特定部６１３が特定したバケット１３３の刃先の位置と、形状検出装置１５６の計測データとに基づいて、バケット１３３の目標軌跡Ｔを生成する。図５は、第一実施形態に係る目標軌跡の例を示す図である。バケット１３３の目標軌跡Ｔは、掘削指示信号が入力されたときのバケット１３３の刃先の位置から、掘削方向に向けて掘削対象を掘削するような刃先の軌跡として描かれる。バックホウショベルにおいては、掘削方向は旋回体１２０の後方向きである。第一実施形態に係る目標軌跡Ｔの形状は円弧である。目標軌跡Ｔは、旋回動作なしで、作業機のみ動作をさせて掘削するときの目標軌跡である。バケット１３３の目標軌跡Ｔは、図５に示すように予め定められた掘削曲線比率に係る弧を描く。掘削曲線比率は、掘削長さＬに対する掘削深さＤの比として表される値（Ｄ／Ｌ）である。掘削曲線比率が小さいほど、掘削長さＬが長く掘削深さＤが浅い。掘削曲線比率が大きいほど、掘削長さＬが短く掘削深さＤが深い。掘削曲線比率の特定方法については後述する。軌跡生成部６１４は、生成した目標軌跡Ｔに従って掘削したときの掘削量を算出し、掘削量がバケット１３３の最大収容量に等しくなるように、バケット１３３の目標軌跡Ｔを生成する。なお、他の実施形態に係る目標軌跡Ｔの形状は、楕円弧、放物線、および変曲点を有しないなだらかな曲線など、下に凸の形状を有する任意の曲線であってよい。 The trajectory generating unit 614 generates a target trajectory T of the bucket 133 based on the position of the blade tip of the bucket 133 identified by the work machine position identifying unit 613 when the excavation command signal is input and the measurement data of the shape detecting device 156. FIG. 5 is a diagram showing an example of a target trajectory according to the first embodiment. The target trajectory T of the bucket 133 is drawn as a trajectory of the blade tip that excavates the excavation target in the excavation direction from the position of the blade tip of the bucket 133 when the excavation command signal is input. In a backhoe excavator, the excavation direction is toward the rear of the rotating body 120. The shape of the target trajectory T according to the first embodiment is an arc. The target trajectory T is a target trajectory when excavating by operating only the work machine without a swing operation. The target trajectory T of the bucket 133 draws an arc related to a predetermined excavation curve ratio as shown in FIG. 5. The excavation curve ratio is a value (D/L) expressed as the ratio of the excavation depth D to the excavation length L. The smaller the excavation curve ratio, the longer the excavation length L and the shallower the excavation depth D. The larger the excavation curve ratio, the shorter the excavation length L and the deeper the excavation depth D. A method for determining the excavation curve ratio will be described later. The trajectory generating unit 614 calculates the excavation amount when excavating according to the generated target trajectory T, and generates the target trajectory T of the bucket 133 so that the excavation amount is equal to the maximum capacity of the bucket 133. Note that the shape of the target trajectory T in other embodiments may be any curve having a downward convex shape, such as an elliptical arc, a parabola, and a gentle curve without an inflection point.

移動制御部６１５は、操作信号入力部６１２が掘削指示信号の入力を受け付けた場合に、バケット１３３の刃先を目標軌跡Ｔに沿って移動させるための自動操作信号を生成する。 When the operation signal input unit 612 receives an input of an excavation command signal, the movement control unit 615 generates an automatic operation signal for moving the cutting edge of the bucket 133 along the target trajectory T.

旋回判定部６１６は、位置方位演算器１５１によって計測された自動掘削制御開始時の旋回体１２０の方位と現在の旋回体１２０の方位との差に基づいて、オペレータの意図しない旋回が生じているか否かを判定する。例えば、旋回体１２０の方位とは、旋回体の姿勢をいう。 The rotation determination unit 616 determines whether or not an unintended rotation by the operator is occurring based on the difference between the orientation of the rotating body 120 at the start of automatic excavation control measured by the position and orientation calculator 151 and the current orientation of the rotating body 120. For example, the orientation of the rotating body 120 refers to the attitude of the rotating body.

ブレーキ制御部６１７は、ブレーキソレノイドバルブ１２５３に供給するブレーキ開放信号のオン／オフを切り替える。ブレーキ開放信号はオンまたはオフのいずれかの値を持つ二値信号である。ブレーキ開放信号の値がオフであるとき、旋回駐車ブレーキ１２５が作動し、ブレーキ開放信号の値がオンであるとき、旋回駐車ブレーキ１２５が開放される。ブレーキ制御部６１７は、オペレータの意図しない旋回が生じている場合に、ブレーキ開放信号の値をオフにする。ブレーキ制御部６１７は、自動掘削制御が終了したときに、ブレーキ開放信号の値をオンにする。 The brake control unit 617 switches the brake release signal supplied to the brake solenoid valve 1253 between on and off. The brake release signal is a binary signal having a value of either on or off. When the value of the brake release signal is off, the swing parking brake 125 is activated, and when the value of the brake release signal is on, the swing parking brake 125 is released. The brake control unit 617 turns the value of the brake release signal off when an unintended turn by the operator occurs. The brake control unit 617 turns the value of the brake release signal on when the automatic excavation control ends.

操作信号出力部６１８は、操作信号入力部６１２に入力された手動操作信号、移動制御部６１５が生成した自動操作信号を出力する。具体的には、操作信号出力部６１８は、自動掘削制御中である場合に、移動制御部６１５およびブレーキ制御部６１７が生成した自動操作信号を出力し、自動掘削制御中でない場合に、操作信号入力部６１２に入力された手動操作信号を出力する。 The operation signal output unit 618 outputs the manual operation signal input to the operation signal input unit 612 and the automatic operation signal generated by the movement control unit 615. Specifically, when automatic excavation control is in progress, the operation signal output unit 618 outputs the automatic operation signal generated by the movement control unit 615 and the brake control unit 617, and when automatic excavation control is not in progress, it outputs the manual operation signal input to the operation signal input unit 612.

《動作》
作業機械１００のオペレータは、バケット１３３の刃先を掘削開始位置に移動させると、開始スイッチ１４３ＳＷを操作する。これにより、操作装置１４３は、掘削指示信号を生成し出力する。掘削開始位置は、掘削対象の表面上の位置である。 Action
When the operator of the work machine 100 moves the blade tip of the bucket 133 to the excavation start position, he or she operates the start switch 143SW. This causes the operation device 143 to generate and output an excavation command signal. The excavation start position is a position on the surface of the excavation target.

制御装置１６０は、オペレータから掘削指示信号の入力を受け付けると、まずバケット１３３の目標軌跡Ｔを生成する。具体的には、制御装置１６０は以下の手順で目標軌跡Ｔを生成する。
まず計測データ取得部６１１は、旋回体１２０の位置および方位、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の相対角度、旋回体１２０の姿勢、並びに掘削対象の表面形状に係る計測データを取得する。作業機位置特定部６１３は、計測データ取得部６１１が取得した計測データに基づいて、掘削指示信号の入力時のバケット１３３の刃先の位置を特定する。軌跡生成部６１４は、作業機位置特定部６１３が特定した刃先の位置を通り、かつ掘削量がバケット１３３の最大収容量に等しくなるように、バケット１３３の目標軌跡Ｔを生成する。またこのとき旋回判定部６１６は、掘削指示信号の入力時における旋回体１２０の方位をメインメモリ６３０に記録する。 When the control device 160 receives an input of an excavation command signal from the operator, the control device 160 first generates a target trajectory T for the bucket 133. Specifically, the control device 160 generates the target trajectory T in the following procedure.
First, the measurement data acquisition unit 611 acquires measurement data relating to the position and orientation of the revolving unit 120, the relative angles of the boom 131, arm 132, and bucket 133, the attitude of the revolving unit 120, and the surface shape of the excavation target. The work machine position identification unit 613 identifies the position of the blade tip of the bucket 133 at the time of input of the excavation command signal based on the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 611. The trajectory generation unit 614 generates a target trajectory T of the bucket 133 that passes through the position of the blade tip identified by the work machine position identification unit 613 and such that the excavation amount is equal to the maximum capacity of the bucket 133. At this time, the rotation determination unit 616 also records in the main memory 630 the orientation of the revolving unit 120 at the time of input of the excavation command signal.

図６は、第一実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャートである。目標軌跡が生成されると、制御装置１６０は、図６に示す自動掘削制御を実行する。 Figure 6 is a flowchart showing the automatic excavation control method according to the first embodiment. Once the target trajectory is generated, the control device 160 executes the automatic excavation control shown in Figure 6.

計測データ取得部６１１は、旋回体１２０の位置および方位、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の相対角度、旋回体１２０の姿勢、並びに掘削対象の表面形状に係る計測データを取得する（ステップＳ１）。作業機位置特定部６１３は、計測データ取得部６１１が取得した計測データに基づいて、掘削指示信号の入力時のバケット１３３の刃先の位置を特定する（ステップＳ２）。移動制御部６１５は、目標軌跡Ｔとバケット１３３の刃先の位置とに基づいて、バケット１３３の刃先の目標位置およびバケット１３３の目標姿勢を決定する（ステップＳ３）。 The measurement data acquisition unit 611 acquires measurement data relating to the position and orientation of the rotating body 120, the relative angles of the boom 131, arm 132, and bucket 133, the posture of the rotating body 120, and the surface shape of the excavation target (step S1). The work machine position identification unit 613 identifies the position of the blade tip of the bucket 133 at the time of input of the excavation command signal based on the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 611 (step S2). The movement control unit 615 determines the target position of the blade tip of the bucket 133 and the target posture of the bucket 133 based on the target trajectory T and the position of the blade tip of the bucket 133 (step S3).

移動制御部６１５は、刃先の目標位置およびバケット１３３の目標姿勢に基づいて、ブーム１３１およびアーム１３２の目標位置および目標姿勢を決定する（ステップＳ４）。例えば、移動制御部６１５は、刃先の目標位置およびバケット１３３の目標姿勢から特定されるバケット１３３の基端部の位置と、既知のブーム１３１の基端部の位置との関係により、バケット１３３の刃先を目標位置に移動させるためのブーム１３１の先端部の位置すなわちアーム１３２の基端部の位置を特定することができる。移動制御部６１５は、特定したブーム１３１、アーム１３２、およびバケット１３３の目標位置および目標姿勢に基づいて作業機１３０の自動操作信号を生成する（ステップＳ５）。 The movement control unit 615 determines the target position and target posture of the boom 131 and the arm 132 based on the target position of the cutting edge and the target posture of the bucket 133 (step S4). For example, the movement control unit 615 can determine the position of the tip of the boom 131, i.e., the position of the base end of the arm 132, for moving the cutting edge of the bucket 133 to the target position based on the relationship between the position of the base end of the bucket 133 determined from the target position of the cutting edge and the target posture of the bucket 133 and the known position of the base end of the boom 131. The movement control unit 615 generates an automatic operation signal for the work machine 130 based on the determined target positions and target postures of the boom 131, the arm 132, and the bucket 133 (step S5).

旋回判定部６１６は、ステップＳ１で位置方位演算器１５１から取得された計測データが示す旋回体１２０の方位と、メインメモリ６３０に記録された掘削指示信号の入力時における旋回体１２０の方位との差の角度（旋回角）を計算する（ステップＳ６）。 The rotation determination unit 616 calculates the angle (rotation angle) of the difference between the orientation of the rotating body 120 indicated by the measurement data acquired from the position and orientation calculator 151 in step S1 and the orientation of the rotating body 120 at the time of input of the excavation command signal recorded in the main memory 630 (step S6).

旋回判定部６１６は、計算された旋回角の絶対値が所定の旋回角閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ７）。旋回角閾値は、位置方位演算器１５１の計測誤差に鑑みて設定されてよい。 The turning determination unit 616 determines whether the absolute value of the calculated turning angle exceeds a predetermined turning angle threshold (step S7). The turning angle threshold may be set in consideration of the measurement error of the position and orientation calculator 151.

旋回角の絶対値が旋回角閾値を超える場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、旋回判定部６１６は、オペレータの意図しない旋回が発生していると判定する。
オペレータの意図しない旋回が発生していると判定された場合、ブレーキ制御部６１７は、ブレーキソレノイドバルブ１２５３に供給されるブレーキ開放信号の値をオフに切り替える（ステップＳ８）。以降、ブレーキ制御部６１７は、自動掘削制御が終了するまでブレーキ開放信号の値をオフに維持する。 When the absolute value of the turning angle exceeds the turning angle threshold value (step S7: YES), the turning determination unit 616 determines that a turning unintended by the operator is occurring.
When it is determined that an unintended turn by the operator is occurring, the brake control unit 617 switches the value of the brake release signal supplied to the brake solenoid valve 1253 to OFF (step S8). After that, the brake control unit 617 maintains the value of the brake release signal to OFF until the automatic excavation control is terminated.

他方、旋回角の絶対値が旋回角閾値を超えない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、旋回判定部６１６は、オペレータの意図しない旋回が発生していないと判定する。オペレータの意図しない旋回が発生していないと判定された場合、ブレーキ制御部６１７は、ブレーキ開放信号の値を維持する。 On the other hand, if the absolute value of the turning angle does not exceed the turning angle threshold value (step S7: NO), the turning determination unit 616 determines that an unintended turning by the operator has not occurred. If it is determined that an unintended turning by the operator has not occurred, the brake control unit 617 maintains the value of the brake release signal.

次に、操作信号出力部６１８は、ステップＳ５で移動制御部６１５が生成した自動操作信号をコントロールバルブ１２３に出力する（ステップＳ９）。これにより、作業機１３０が目標軌跡Ｔに沿って移動する。 Next, the operation signal output unit 618 outputs the automatic operation signal generated by the movement control unit 615 in step S5 to the control valve 123 (step S9). This causes the work machine 130 to move along the target trajectory T.

移動制御部６１５は、バケット１３３の刃先の位置が、目標軌跡Ｔの終点に位置するか否かを判定する（ステップＳ１０）。バケット１３３の刃先の位置が目標軌跡Ｔの終点に位置しない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御装置１６０は処理をステップＳ１に戻し、作業機１３０の次の目標位置および目標姿勢を決定する。他方、バケット１３３の刃先の位置が目標軌跡Ｔの終点に位置する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ブレーキ制御部６１７は、ブレーキ開放信号の値をオンにする（ステップＳ１１）。そして、制御装置１６０は、自動掘削制御を終了する。 The movement control unit 615 determines whether the position of the blade tip of the bucket 133 is located at the end point of the target trajectory T (step S10). If the position of the blade tip of the bucket 133 is not located at the end point of the target trajectory T (step S10: NO), the control device 160 returns the process to step S1 and determines the next target position and target attitude of the work machine 130. On the other hand, if the position of the blade tip of the bucket 133 is located at the end point of the target trajectory T (step S10: YES), the brake control unit 617 sets the value of the brake release signal to ON (step S11). Then, the control device 160 ends the automatic excavation control.

《作用・効果》
このように、第一実施形態に係る作業機械１００の制御装置１６０は、自動掘削制御時に旋回体１２０が旋回しているか否かを判定し、旋回体１２０が旋回していると判定された場合に、旋回駐車ブレーキ１２５を作動させる。自動掘削制御は、作業機械１００は走行体１１０および旋回体１２０の操作信号を出力せず、作業機１３０を駆動させる制御である。
これにより、制御装置１６０は、旋回体１２０の回転をロックし、オペレータの意図しない旋回体１２０の旋回の発生を防ぐことができる。 <Action and Effects>
In this way, the control device 160 of the work machine 100 according to the first embodiment determines whether or not the rotating body 120 is rotating during automatic excavation control, and when it is determined that the rotating body 120 is rotating, activates the swing parking brake 125. In automatic excavation control, the work machine 100 does not output operation signals for the traveling body 110 and the rotating body 120, but drives the work implement 130.
This enables the control device 160 to lock the rotation of the rotating body 120, thereby preventing the rotating body 120 from rotating unintentionally by the operator.

なお、第一実施形態に係る制御装置１６０は、位置方位演算器１５１の計測データが示す旋回体１２０の方位を用いて、自動掘削制御の開始時における旋回体１２０の姿勢と、自動掘削制御の間の旋回体１２０の姿勢とを比較するが、これに限られない。例えば他の実施形態に係る制御装置１６０は、自動掘削制御の開始以降の傾斜計測器１５２の計測データが示す旋回体１２０の角速度の積算値を用いて自動掘削制御の開始時における旋回体１２０の姿勢と、自動掘削制御の間の旋回体１２０の姿勢とを比較してもよい。また、他の実施形態に係る制御装置１６０は、旋回体に設けられた図示しないエンコーダの計測値の積算値を用いて自動掘削制御の開始時における旋回体１２０の姿勢と、自動掘削制御の間の旋回体１２０の姿勢とを比較してもよい。 The control device 160 according to the first embodiment uses the orientation of the rotating body 120 indicated by the measurement data of the position and orientation calculator 151 to compare the attitude of the rotating body 120 at the start of the automatic excavation control with the attitude of the rotating body 120 during the automatic excavation control, but is not limited to this. For example, the control device 160 according to another embodiment may use the integrated value of the angular velocity of the rotating body 120 indicated by the measurement data of the inclination meter 152 after the start of the automatic excavation control to compare the attitude of the rotating body 120 at the start of the automatic excavation control with the attitude of the rotating body 120 during the automatic excavation control. The control device 160 according to another embodiment may also use the integrated value of the measurement value of an encoder (not shown) provided on the rotating body to compare the attitude of the rotating body 120 at the start of the automatic excavation control with the attitude of the rotating body 120 during the automatic excavation control.

〈第二実施形態〉
第一実施形態に係る制御装置１６０は、自動掘削制御の開始時における旋回体１２０の姿勢と、自動掘削制御の間の旋回体１２０の姿勢とを比較することで、旋回体１２０が旋回しているか否かを判定する。これに対し第二実施形態に制御装置１６０は、自動掘削制御の開始以降の旋回モータ１２４の作動油の圧力の計測値に基づいて、旋回体１２０が旋回しているか否かを判定する。 Second Embodiment
The control device 160 according to the first embodiment judges whether the rotating body 120 is rotating by comparing the posture of the rotating body 120 at the start of the automatic excavation control with the posture of the rotating body 120 during the automatic excavation control. In contrast, the control device 160 according to the second embodiment judges whether the rotating body 120 is rotating based on the measured value of the pressure of the hydraulic oil of the swing motor 124 after the start of the automatic excavation control.

図７は、第二実施形態に係る旋回モータ１２４の構成を示す図である。
旋回モータ１２４は、コントロールバルブ１２３に接続されている。第二実施形態に係る作業機械１００は、旋回モータ１２４の２つのポートそれぞれに作動油の圧力を計測する圧力計１５７を備える。旋回モータ１２４の旋回方向は、コントロールバルブ１２３のバルブの位置によって決定される。コントロールバルブ１２３が中立位置にあるとき、作動油は旋回モータ１２４へ供給されない。このとき、外界からの作用によって旋回モータ１２４が回転すると、旋回モータ１２４の２つのポートの内圧が変化する。そのため、制御装置１６０は、２つの圧力計１５７の計測値の差によって、旋回体１２０が旋回しているか否かを判定することができる。なお、油圧回路には図７に示すように、２つのポートの内圧が負圧となることを防止するためのチェック弁と、外界からの作用による内圧の過大な上昇を防止するためのリリーフ弁とが設けられる。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a swing motor 124 according to the second embodiment.
The swing motor 124 is connected to the control valve 123. The work machine 100 according to the second embodiment is provided with a pressure gauge 157 for measuring the pressure of hydraulic oil at each of the two ports of the swing motor 124. The swing direction of the swing motor 124 is determined by the valve position of the control valve 123. When the control valve 123 is in the neutral position, hydraulic oil is not supplied to the swing motor 124. At this time, when the swing motor 124 rotates due to an external action, the internal pressure of the two ports of the swing motor 124 changes. Therefore, the control device 160 can determine whether the swing body 120 is swinging or not based on the difference between the measured values of the two pressure gauges 157. As shown in FIG. 7, the hydraulic circuit is provided with a check valve for preventing the internal pressure of the two ports from becoming negative pressure, and a relief valve for preventing an excessive rise in the internal pressure due to an external action.

第二実施形態に係る旋回判定部６１６は、２つの圧力計１５７から取得された計測データの差に基づいて、旋回モータ１２４のポート間の差圧を計算する。旋回判定部６１６は、旋回モータ１２４のポート間の差圧の絶対値が所定の差圧閾値を超える場合に、オペレータの意図しない旋回が発生していると判定する。オペレータの意図しない旋回が発生していると判定された場合、ブレーキ制御部６１７は、ブレーキ開放信号の値をオフにする。 The rotation determination unit 616 according to the second embodiment calculates the pressure difference between the ports of the rotation motor 124 based on the difference in the measurement data acquired from the two pressure gauges 157. When the absolute value of the pressure difference between the ports of the rotation motor 124 exceeds a predetermined pressure difference threshold, the rotation determination unit 616 determines that an unintended rotation by the operator is occurring. When it is determined that an unintended rotation by the operator is occurring, the brake control unit 617 turns off the value of the brake release signal.

《作用・効果》
このように、第二実施形態に係る作業機械１００の制御装置１６０は、自動掘削制御時に旋回体１２０が旋回しているか否かを判定し、旋回体１２０が旋回していると判定された場合に、旋回駐車ブレーキ１２５を作動させる。これにより、第二実施形態に係る制御装置１６０は、第一実施形態と同様に、オペレータの意図しない旋回体１２０の旋回を防ぐことができる。 <Action and Effects>
In this way, the control device 160 of the work machine 100 according to the second embodiment determines whether or not the rotating body 120 is rotating during automatic excavation control, and when it is determined that the rotating body 120 is rotating, activates the swing parking brake 125. In this way, the control device 160 according to the second embodiment can prevent the rotating body 120 from rotating unintentionally by the operator, similar to the first embodiment.

なお、第二実施形態に係る制御装置１６０は、旋回モータ１２４のポート間の差圧を用いて、旋回体１２０の旋回の有無を判定するが、これに限られない。例えば他の実施形態に係る制御装置１６０は、旋回モータ１２４における作動油の流速を計測し、当該流速に基づいて旋回の有無を判定してもよい。この場合、制御装置１６０は作動油の流れ方向によって旋回の方向を特定することができる。 Note that the control device 160 according to the second embodiment uses the pressure difference between the ports of the rotation motor 124 to determine whether the rotating body 120 is rotating, but is not limited to this. For example, the control device 160 according to other embodiments may measure the flow rate of the hydraulic oil in the rotation motor 124 and determine whether or not there is a rotation based on the flow rate. In this case, the control device 160 can identify the direction of rotation based on the flow direction of the hydraulic oil.

〈第三実施形態〉
第一実施形態および第二実施形態に係る作業機械１００は、意図しない旋回が発生した場合に旋回駐車ブレーキ１２５を作動させる。これに対し、第三実施形態に係る作業機械１００は、意図しない旋回が発生の有無にかかわらず、自動掘削制御の開始時に旋回駐車ブレーキ１２５を作動させる。そのため、第三実施形態に係る制御装置１６０は、旋回判定部６１６を備えなくてよい。 Third Embodiment
The work machine 100 according to the first and second embodiments activates the swing parking brake 125 when an unintended turn occurs. In contrast, the work machine 100 according to the third embodiment activates the swing parking brake 125 at the start of automatic excavation control, regardless of whether an unintended turn occurs or not. Therefore, the control device 160 according to the third embodiment does not need to be equipped with the turning determination unit 616.

図８は、第三実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャートである。目標軌跡Ｔが生成されると、制御装置１６０は、図８に示す自動掘削制御を実行する。目標軌跡Ｔは、第一実施形態に係る制御装置１６０と同様の方法で生成される。 Figure 8 is a flowchart showing an automatic excavation control method according to the third embodiment. When the target trajectory T is generated, the control device 160 executes the automatic excavation control shown in Figure 8. The target trajectory T is generated in the same manner as the control device 160 according to the first embodiment.

自動掘削制御が開始すると、ブレーキ制御部６１７は、ブレーキソレノイドバルブ１２５３に供給されるブレーキ開放信号の値をオフに切り替える（ステップＳ２１）。つまり、ブレーキ制御部６１７は、掘削指示信号、すなわち自動制御の開始指示の入力を契機にして旋回駐車ブレーキ１２５を作動させる。以降、ブレーキ制御部６１７は、自動掘削制御が終了するまでブレーキ開放信号の値をオフに維持する。 When automatic excavation control starts, the brake control unit 617 switches the value of the brake release signal supplied to the brake solenoid valve 1253 to OFF (step S21). That is, the brake control unit 617 activates the swing parking brake 125 in response to the input of the excavation instruction signal, i.e., the instruction to start automatic control. Thereafter, the brake control unit 617 maintains the value of the brake release signal at OFF until the automatic excavation control ends.

計測データ取得部６１１は、旋回体１２０の位置および方位、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の相対角度、旋回体１２０の姿勢、並びに掘削対象の表面形状に係る計測データを取得する（ステップＳ２２）。作業機位置特定部６１３は、計測データ取得部６１１が取得した計測データに基づいて、掘削指示信号の入力時のバケット１３３の刃先の位置を特定する（ステップＳ２３）。移動制御部６１５は、目標軌跡Ｔとバケット１３３の刃先の位置とに基づいて、バケット１３３の刃先の目標位置およびバケット１３３の目標姿勢を決定する（ステップＳ２４）。 The measurement data acquisition unit 611 acquires measurement data relating to the position and orientation of the rotating body 120, the relative angles of the boom 131, arm 132, and bucket 133, the attitude of the rotating body 120, and the surface shape of the excavation target (step S22). The work machine position identification unit 613 identifies the position of the blade tip of the bucket 133 at the time of input of the excavation command signal based on the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 611 (step S23). The movement control unit 615 determines the target position of the blade tip of the bucket 133 and the target attitude of the bucket 133 based on the target trajectory T and the position of the blade tip of the bucket 133 (step S24).

移動制御部６１５は、刃先の目標位置およびバケット１３３の目標姿勢に基づいて、ブーム１３１およびアーム１３２の目標位置および目標姿勢を決定する（ステップＳ２５）。移動制御部６１５は、特定したブーム１３１、アーム１３２、およびバケット１３３の目標位置および目標姿勢に基づいて作業機１３０の自動操作信号を生成する（ステップ２６）。操作信号出力部６１８は、移動制御部６１５が生成した自動操作信号をコントロールバルブ１２３に出力する（ステップＳ２７）。これにより、作業機１３０が目標軌跡Ｔに沿って移動する。 The movement control unit 615 determines the target position and target posture of the boom 131 and arm 132 based on the target position of the cutting edge and the target posture of the bucket 133 (step S25). The movement control unit 615 generates an automatic operation signal for the work machine 130 based on the identified target positions and target postures of the boom 131, arm 132, and bucket 133 (step S26). The operation signal output unit 618 outputs the automatic operation signal generated by the movement control unit 615 to the control valve 123 (step S27). This causes the work machine 130 to move along the target trajectory T.

移動制御部６１５は、バケット１３３の刃先の位置が、目標軌跡Ｔの終点に位置するか否かを判定する（ステップＳ２８）。バケット１３３の刃先の位置が目標軌跡Ｔの終点に位置しない場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、制御装置１６０は処理をステップＳ２２に戻し、作業機１３０の次の目標位置および目標姿勢を決定する。他方、バケット１３３の刃先の位置が目標軌跡Ｔの終点に位置する場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、ブレーキ制御部６１７は、ブレーキ開放信号の値をオンにする（ステップＳ２９）。そして、制御装置１６０は、自動掘削制御を終了する。 The movement control unit 615 determines whether the position of the blade tip of the bucket 133 is located at the end point of the target trajectory T (step S28). If the position of the blade tip of the bucket 133 is not located at the end point of the target trajectory T (step S28: NO), the control device 160 returns the process to step S22 and determines the next target position and target attitude of the work machine 130. On the other hand, if the position of the blade tip of the bucket 133 is located at the end point of the target trajectory T (step S28: YES), the brake control unit 617 sets the value of the brake release signal to ON (step S29). Then, the control device 160 ends the automatic excavation control.

《作用・効果》
このように、第三実施形態に係る制御装置１６０は、掘削指示信号を契機として、旋回駐車ブレーキ１２５を作動させ、自動掘削制御を実行する。例えば、掘削指示信号に基づいて、旋回駐車ブレーキ１２５を作動させ、自動掘削制御を実行する。これにより、制御装置１６０は作業機械１００による作業中に意図しない旋回が生じることを防ぐことができる。 <Action and Effects>
In this way, the control device 160 according to the third embodiment activates the swing parking brake 125 in response to an excavation instruction signal, and executes automatic excavation control. For example, the control device 160 activates the swing parking brake 125 based on an excavation instruction signal, and executes automatic excavation control. This allows the control device 160 to prevent unintended turning by the work machine 100 while it is working.

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。
上述した実施形態に係る制御装置１６０は、単独のコンピュータによって構成されるものであってもよいし、制御装置１６０の構成を複数のコンピュータに分けて配置し、複数のコンピュータが互いに協働することで制御装置１６０として機能するものであってもよい。このとき、制御装置１６０を構成する一部のコンピュータが作業機械の内部に搭載され、他のコンピュータが作業機械の外部に設けられてもよい。 Other Embodiments
Although one embodiment has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes are possible. That is, in other embodiments, the order of the above-mentioned processes may be changed as appropriate. Also, some of the processes may be executed in parallel.
The control device 160 according to the embodiment described above may be configured by a single computer, or the configuration of the control device 160 may be divided and arranged among multiple computers, and the multiple computers may cooperate with each other to function as the control device 160. In this case, some of the computers that configure the control device 160 may be mounted inside the work machine, and other computers may be provided outside the work machine.

上述した実施形態に係る制御装置１６０は、自動掘削制御時に自動的に旋回駐車ブレーキ１２５を作動させるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置１６０は、自動排土制御を実行する機能を有し、自動排土制御中に自動的に旋回駐車ブレーキ１２５を作動させてもよい。 The control device 160 according to the embodiment described above automatically activates the swing parking brake 125 during automatic excavation control, but is not limited to this. For example, the control device 160 according to another embodiment may have a function for executing automatic soil removal control and automatically activate the swing parking brake 125 during automatic soil removal control.

また例えば、他の実施形態に係る制御装置１６０は、オペレータの手動操作において意図しない旋回が生じているか否かを判定してもよい。例えば、他の実施形態に係る制御装置１６０は、作業機１３０の手動操作信号が入力され、かつ旋回体１２０の手動操作信号が入力されていない場合または旋回体１２０の姿勢を維持する中立信号が入力されている場合に、旋回体１２０の旋回の有無を判定してもよい。この場合、制御装置１６０は、旋回体１２０の手動操作信号が入力されたことを契機として、旋回駐車ブレーキ１２５を開放してもよい。 For example, the control device 160 according to another embodiment may determine whether or not unintended rotation has occurred due to manual operation by the operator. For example, the control device 160 according to another embodiment may determine whether or not the rotating body 120 is rotating when a manual operation signal for the work machine 130 is input and a manual operation signal for the rotating body 120 is not input, or when a neutral signal that maintains the attitude of the rotating body 120 is input. In this case, the control device 160 may release the swing parking brake 125 in response to input of a manual operation signal for the rotating body 120.

上述した実施形態に係る作業機械１００の旋回モータ１２４は、作動媒体である作動油によって駆動する油圧モータであるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る旋回モータ１２４は電気モータであってよい。電気モータに流れる電流は作動媒体の一例である。 The swing motor 124 of the work machine 100 according to the embodiment described above is a hydraulic motor driven by hydraulic oil, which is a working medium, but is not limited to this. For example, the swing motor 124 according to other embodiments may be an electric motor. The current flowing through the electric motor is an example of a working medium.

上述した実施形態に係る作業機械１００は、オペレータが搭乗して操作する有人運転車両であるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業機械１００は、遠隔の事務所にいるオペレータがモニタの画面を見ながら操作する遠隔操作装置から、通信により取得する操作信号によって作動する遠隔運転車両であってもよい。この場合、制御装置１６０の一部の機能が遠隔操作装置に設けられてもよい。 The work machine 100 according to the embodiment described above is a manned vehicle operated by an operator, but is not limited to this. For example, the work machine 100 according to another embodiment may be a remotely operated vehicle that is operated by an operation signal acquired by communication from a remote control device operated by an operator in a remote office while watching a monitor screen. In this case, some of the functions of the control device 160 may be provided in the remote control device.

１００…作業機械１１０…走行体１１１…無限軌道１１２…走行モータ１２０…旋回体１２１…エンジン１２２…油圧ポンプ１２３…コントロールバルブ１２４…旋回モータ１２５…旋回駐車ブレーキ１２５１…ブレーキシリンダ１２５２…ブレーキディスク１２５３…ブレーキソレノイドバルブ１３０…作業機１３１…ブーム１３１Ｃ…ブームシリンダ１３２…アーム１３２Ｃ…アームシリンダ１３３…バケット１３３Ｃ…バケットシリンダ１３４…チルトローテータ１３４１…取付部１３４２…チルト部１３４３…回転部１３４４…チルトエンコーダ１３４５…ローテートエンコーダ１４０…運転室１４１…運転席１４２…操作端末１４３…操作装置１４３ＬＦ…左フットペダル１４３ＬＯ…左操作レバー１４３ＬＴ…左走行レバー１４３ＲＦ…右フットペダル１４３ＲＯ…右操作レバー１４３ＲＴ…右走行レバー１４３ＳＷ…開始スイッチ１４４…旋回ロックスイッチ１５１…位置方位演算器１５２…傾斜計測器１５３…ブームストロークセンサ１５４…アームストロークセンサ１５５…バケットストロークセンサ１５６…形状検出装置１５７…圧力計１６０…制御装置６１０…プロセッサ６１１…計測データ取得部６１２…操作信号入力部６１３…作業機位置特定部６１４…軌跡生成部６１５…移動制御部６１６…旋回判定部６１７…ブレーキ制御部６１８…操作信号出力部６３０…メインメモリ６５０…ストレージ６７０…インタフェースＴ…目標軌跡 100...working machine 110...traveling body 111...crawler track 112...traveling motor 120...rotating body 121...engine 122...hydraulic pump 123...control valve 124...rotation motor 125...rotation parking brake 1251...brake cylinder 1252...brake disc 1253...brake solenoid valve 130...working machine 131...boom 131C...boom cylinder 132...arm 132C...arm cylinder 133...bucket 133C...bucket cylinder 134...tilt rotator 1341...mounting portion 1342...tilt portion 1343...rotation portion 1344...tilt encoder 1345...rotation encoder 140...operator's cab 141...operator's seat 142...operation terminal 143...operation device 143LF...left foot pedal 143LO...Left operation lever 143LT...Left travel lever 143RF...Right foot pedal 143RO...Right operation lever 143RT...Right travel lever 143SW...Start switch 144...Turn lock switch 151...Position and direction calculator 152...Inclination meter 153...Boom stroke sensor 154...Arm stroke sensor 155...Bucket stroke sensor 156...Shape detector 157...Pressure gauge 160...Control device 610...Processor 611...Measurement data acquisition unit 612...Operation signal input unit 613...Work machine position identification unit 614...Trajectory generator 615...Movement control unit 616...Turning determination unit 617...Brake control unit 618...Operation signal output unit 630...Main memory 650...Storage 670...Interface T...Target trajectory

Claims

A rotating body that is rotatable around a rotation center;
A work machine attached to the rotating body;
A rotation braking device that stops the rotation of the rotating body;
A control system for a work machine comprising:
A brake control unit is provided which operates the swing braking device when the swing body is not operated and the working machine is driven.
Work machine control system.

A rotation determination unit is provided that determines whether the rotating body is rotating when the working machine is driven without operating the rotating body,
2. A control system for a work machine according to claim 1.

The control system for a work machine according to claim 2 , wherein the turning determination unit activates the turning braking device when it is determined that the turning body is turning.

The work machine control system according to claim 2, wherein the rotation determination unit determines whether the rotating body is rotating by comparing the attitude of the rotating body at the start of work by driving the work machine with the attitude of the rotating body during the work.

The control system for a work machine according to claim 2 , wherein the rotation determination unit determines whether the rotating body is rotating based on a measurement value related to a working medium of a rotation motor that rotates the rotating body after work is started by driving the work machine.

receiving an instruction to start automatic control for driving the work machine without rotating the rotating body;
The control system for a work machine according to claim 1 , further comprising: actuating the swing braking device and executing the automatic control based on the start command.

The control system for a work machine according to claim 6, wherein the swing brake device is released after the automatic control is completed.

A control method for a work machine including a rotating body rotatable around a rotation center, a work implement attached to the rotating body, and a rotation braking device that stops rotation of the rotating body, comprising:
executing an automatic control for driving the work machine without rotating the rotating body;
and actuating the swing brake device while the automatic control is being executed.

A work machine control system according to any one of claims 1 to 7;
a display device and an operation device provided remotely from the control system of the work machine,
Remote control system for work machines.