WO2019189624A1 - ショベル - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態に係るショベル（１００）は、下部走行体（１）と、下部走行体（１）に旋回可能に搭載された上部旋回体（３）と、上部旋回体（３）に設けられた掘削アタッチメント（ＡＴ）と、掘削アタッチメント（ＡＴ）を動作させる複数のアクチュエータと、上部旋回体（３）に設けられた操作装置（２６）と、操作装置（２６）の第１方向への操作に応じて複数のアクチュエータを動作させて掘削アタッチメント（ＡＴ）の所定部位を位置情報に基づいて移動させるように構成されたコントローラ（３０）と、を備えている。コントローラ（３０）は、位置情報に基づいて、複数のアクチュエータを第１制御モードと第２制御モードで動作させる。

Description

ショベル

　本開示は、掘削機としてのショベルに関する。

　従来、バケット刃先を設計面に沿って移動させるならい掘削制御モードを有するショベルが知られている（特許文献１参照。）。

特開２０１３－２１７１３７号公報

　しかしながら、上述のならい掘削制御モードは、バケット刃先と設計面との距離に応じてバケット刃先の設計面に対する相対速度を調整する制御であり、バケット刃先と設計面との距離を維持しながら設計面に沿って移動するバケット刃先の移動速度を適切に制御できないおそれがある。

　そこで、所定の軌道に沿ったアタッチメントの所定部位の移動をより適切に制御できるショベルを提供することが望ましい。

　本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられたアタッチメントと、前記アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、前記上部旋回体に設けられた操作装置と、前記操作装置の第１方向への操作に応じて複数の前記アクチュエータを動作させて前記アタッチメントの所定部位を位置情報に基づいて移動させるように構成された制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記位置情報に基づいて、複数の前記アクチュエータを第１制御モードと第２制御モードで動作させる。

　上述の手段により、所定の軌道に沿ったアタッチメントの所定部位の移動をより適切に制御できるショベルが提供される。

本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの上面図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 アームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 ブームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 バケットシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 旋回用油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。 コントローラの機能ブロック図である。 制御モード切換処理の１例を示す図である。 制御モード切換処理の別の１例を示す図である。 制御モード切換処理の別の１例を示す図である。 制御モード切換処理の更に別の１例を示す図である。 制御モード切換処理の更に別の１例を示す図である。 制御モード切換処理の更に別の１例を示す図である。 コントローラにおける半自動制御の実行に関する機能要素の関係の一例を示すブロック図である。 各種指令値を算出する機能要素の構成例を示すブロック図である。 電気式操作システムの構成例を示す図である。

　最初に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００について説明する。図１はショベル１００の側面図であり、図２はショベル１００の上面図である。

　本実施形態では、ショベル１００の下部走行体１はクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍによって駆動される。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行油圧モータ２ＭＲによって駆動される。

　下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。

　上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントＡＴを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９は、アタッチメントアクチュエータを構成している。

　ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度θ１を検出できる。ブーム角度θ１は、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度θ１は、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。

　アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されている。そして、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度θ２を検出できる。アーム角度θ２は、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度θ２は、アーム５を最も開いたときに最大となる。

　バケット６は、アーム５に対して回動可能に支持されている。そして、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度θ３を検出できる。バケット角度θ３は、バケット６を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度θ３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。

　図１の実施形態では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。

　上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、空間認識装置７０、向き検出装置７１、測位装置７３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６、コントローラ３０、情報入力装置７２、表示装置Ｄ１、音出力装置Ｄ２等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、掘削アタッチメントＡＴが取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。

　空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置７０は、空間認識装置７０又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。空間認識装置７０は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、赤外線センサ等を含む。本実施形態では、空間認識装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方センサ７０Ｒを含む。上部旋回体３の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル１００に取り付けられていてもよい。

　向き検出装置７１は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置７１は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、ロータリエンコーダ、ロータリポジションセンサ等であってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置７１は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。

　向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられているカメラが撮像した画像（入力画像）に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体１の画像を検出する。そして、向き検出装置７１は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体１の画像を検出することで、下部走行体１の長手方向を特定する。そして、上部旋回体３の前後軸の方向と下部走行体１の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体３の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。特に、クローラ１Ｃは上部旋回体３から突出しているため、向き検出装置７１は、クローラ１Ｃの画像を検出することで下部走行体１の長手方向を特定できる。この場合、向き検出装置７１は、コントローラ３０に統合されていてもよい。

　情報入力装置７２は、ショベルの操作者がコントローラ３０に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン１０内に配置されているマイクロフォン等の音入力装置であってもよい。

　測位装置７３は、上部旋回体３の位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置７３は、ＧＮＳＳ受信機であり、上部旋回体３の位置を検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。測位装置７３は、ＧＮＳＳコンパスであってもよい。この場合、測位装置７３は、上部旋回体３の位置及び向きを検出できる。

　機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

　旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。

　以下では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５の少なくとも１つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントＡＴの姿勢は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいて検出される。

　表示装置Ｄ１は、情報を表示する装置である。本実施形態では、表示装置Ｄ１は、キャビン１０内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置Ｄ１は、スマートフォン等の携帯端末のディスプレイであってもよい。

　音出力装置Ｄ２は、音を出力する装置である。音出力装置Ｄ２は、キャビン１０内の操作者に向けて音を出力する装置、及び、キャビン１０外の作業者に向けて音を出力する装置の少なくとも１つを含む。携帯端末のスピーカであってもよい。

　操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。

　コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、各機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出して揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル１００の手動操作を支援したり或いはショベル１００を自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。

　次に、図３を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図３は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図３は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。

　ショベル１００の油圧システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０等を含む。

　図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路４０又はパラレル管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。

　エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に連結されている。

　メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

　レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

　パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

　コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７５６を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁１７１～１７６は、例えば、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行油圧モータ２ＭＬ、右走行油圧モータ２ＭＲ及び旋回油圧モータ２Ａを含む。

　操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも１つを含む。本実施形態では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置２６は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブ１７内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。

　吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出できるように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

　操作圧センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作の内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

　メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌ又は左パラレル管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒ又は右パラレル管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

　左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。

　制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

　左パラレル管路４２Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路４２Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

　レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。

　操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。

　左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。

　具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。

　右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。

　具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。

　走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。

　吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。

　操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。

　同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

　コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。

　左センターバイパス管路４０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。

　具体的には、図３で示されるようにショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路４０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。

　上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路４０で発生させるポンピングロスを含む。また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。

　次に、図４Ａ～図４Ｄを参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図４Ａ～図４Ｄは、油圧システムの一部の図である。具体的には、図４Ａは、アームシリンダ８の操作に関する油圧システムの一部の図であり、図４Ｂは、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システムの一部の図である。図４Ｃは、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システムの一部の図であり、図４Ｄは、旋回油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システムの一部の図である。

　図４Ａ～図４Ｄに示すように、油圧システムは、比例弁３１及びシャトル弁３２を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ～３１ＤＬ及び３１ＡＲ～３１ＤＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ～３２ＤＬ及び３２ＡＲ～３２ＤＲを含む。

　比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。

　シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有する。２つの入口ポートのうちの１つは操作装置２６に接続され、他方は比例弁３１に接続されている。出口ポートは、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。

　この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。

　例えば、図４Ａに示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

　左操作レバー２６ＬにはスイッチＮＳが設けられている。本実施形態では、スイッチＮＳは、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＮＳは、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。

　操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

　比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

　この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を開くことができる。

　また、図４Ｂに示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

　操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

　比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

　この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を上げることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を下げることができる。

　また、図４Ｃに示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット開き方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側パイロットポートに作用させる。

　操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

　比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７４の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７４の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

　この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を開くことができる。

　また、図４Ｄに示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、右旋回方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側パイロットポートに作用させる。

　操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

　比例弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介して制御弁１７３の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介して制御弁１７３の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＬ、３１ＤＲは、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

　この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を左旋回させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を右旋回させることができる。

　ショベル１００は、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行油圧モータ２ＭＲの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。

　また、操作装置２６の形態として油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムに関する説明を記載したが、油圧式操作システムではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作システムが採用されてもよい。この場合、電気式操作システムにおける電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

　次に、図５を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。図５は、コントローラ３０の機能ブロック図である。図５の例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、操作装置２６、空間認識装置７０、向き検出装置７１、情報入力装置７２、測位装置７３及びスイッチＮＳ等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１、表示装置Ｄ１及び音出力装置Ｄ２等の少なくとも１つに制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５を含む。コントローラ３０は、位置算出部３０Ａ、軌道取得部３０Ｂ、自律制御部３０Ｃ及び制御モード切換部３０Ｄを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。

　位置算出部３０Ａは、測位対象の位置を算出するように構成されている。本実施形態では、位置算出部３０Ａは、アタッチメントの所定部位の基準座標系における座標点を算出する。所定部位は、例えば、バケット６の爪先である。基準座標系の原点は、例えば、旋回軸とショベル１００の接地面との交点である。位置算出部３０Ａは、例えば、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。位置算出部３０Ａは、バケット６の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット６の爪先の左端の座標点、及び、バケット６の爪先の右端の座標点を算出してもよい。この場合、位置算出部３０Ａは、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。

　軌道取得部３０Ｂは、ショベル１００を自律的に動作させるときにアタッチメントの所定部位が辿る軌道である目標軌道を取得するように構成されている。本実施形態では、軌道取得部３０Ｂは、自律制御部３０Ｃがショベル１００を自律的に動作させるときに利用する目標軌道を取得する。具体的には、軌道取得部３０Ｂは、不揮発性記憶装置に記憶されている目標施工面に関するデータに基づいて目標軌道を導き出す。軌道取得部３０Ｂは、空間認識装置７０が認識したショベル１００の周囲の地形に関する情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部３０Ｂは、揮発性記憶装置に記憶されている姿勢検出装置の過去の出力からバケット６の爪先の過去の軌跡に関する情報を導き出し、その情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部３０Ｂは、アタッチメントの所定部位の現在位置と目標施工面に関するデータとに基づいて目標軌道を導き出してもよい。

　自律制御部３０Ｃは、ショベル１００を自律的に動作させるように構成されている。本実施形態では、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道取得部３０Ｂが取得した目標軌道に沿ってアタッチメントの所定部位を移動させるように構成されている。具体的には、スイッチＮＳが押されている状態で操作装置２６が操作されたときに、所定部位が目標軌道に沿って移動するように、ショベル１００を自律的に動作させる。

　本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、アクチュエータを自律的に動作させることで操作者によるショベルの手動操作を支援するように構成されている。例えば、自律制御部３０Ｃは、操作者がスイッチＮＳを押しながら手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標軌道とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自律的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先を目標軌道に一致させながら、アーム５を閉じることができる。この例では、主な操作対象であるアームシリンダ８は「主要アクチュエータ」と称される。また、主要アクチュエータの動きに応じて動く従動的な操作対象であるブームシリンダ７及びバケットシリンダ９は「従属アクチュエータ」と称される。

　本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、比例弁３１に電流指令を与えて各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、右操作レバー２６Ｒが傾倒されたか否かにかかわらず、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを動作させることができる。

　制御モード切換部３０Ｄは、制御モードを切り換えることができるように構成されている。制御モードは、自律制御部３０Ｃがショベル１００を自律的に動作させるときにコントローラ３０が利用可能なアクチュエータの制御方法であり、例えば、通常制御モード及び低速制御モードを含む。通常制御モードは、例えば、操作装置２６の操作量に対する所定部位の移動速度が比較的大きくなるように設定された制御モードであり、低速制御モードは、例えば、操作装置２６の操作量に対する所定部位の移動速度が比較的小さくなるように設定された制御モードである。制御モードは、アーム優先モード及びブーム優先モードを含んでいてもよい。

　制御モードは何れも、スイッチＮＳが押された状態で操作装置２６が操作されたときに利用される。例えば、アーム優先モードは、主要アクチュエータとしてアームシリンダ８が選択され、従属アクチュエータとしてブームシリンダ７及びバケットシリンダ９が選択された制御モードである。アーム優先モードでは、例えば、左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、コントローラ３０は、左操作レバー２６Ｌの操作量に応じた速度でアームシリンダ８を能動的に伸長させる。その上で、コントローラ３０は、バケット６の爪先が目標軌道に沿って移動するように、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを受動的に伸縮させる。ブーム優先モードは、主要アクチュエータとしてブームシリンダ７が選択され、従属アクチュエータとしてアームシリンダ８及びバケットシリンダ９が選択された制御モードである。ブーム優先モードでは、例えば、左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、コントローラ３０は、左操作レバー２６Ｌの操作量に応じた速度でブームシリンダ７を能動的に伸縮させる。その上で、コントローラ３０は、バケット６の爪先が目標軌道に沿って移動するように、アームシリンダ８を受動的に伸長させ、必要に応じてバケットシリンダ９を受動的に伸縮させる。なお、制御モードは、バケット優先モードを含んでいてもよい。バケット優先モードは、主要アクチュエータとしてバケットシリンダ９が選択され、従属アクチュエータとしてブームシリンダ７及びアームシリンダ８が選択された制御モードである。バケット優先モードでは、例えば、左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、コントローラ３０は、左操作レバー２６Ｌの操作量に応じた速度でバケットシリンダ９を能動的に伸縮させる。その上で、コントローラ３０は、バケット６の爪先が目標軌道に沿って移動するように、アームシリンダ８を受動的に伸長させ、必要に応じてブームシリンダ７を受動的に伸縮させる。

　制御モード切換部３０Ｄは、所定条件が満たされた場合に、制御モードを自動的に切り換えるように構成されていてもよい。所定条件は、例えば、目標軌道の形状、埋設物の存否、ショベル１００の周囲における物体の存否等に基づいて設定されていてもよい。

　コントローラ３０は、例えば、自律制御が開始されると、最初に第１制御モードを採用する。第１制御モードは、例えば、通常制御モードである。そして、第１制御モードを採用した自律制御の実行中に所定条件が満たされたと判定すると、制御モード切換部３０Ｄは、制御モードを第１制御モードから第２制御モードに切り換える。第２制御モードは、例えば、低速制御モードである。この場合、コントローラ３０は、第１制御モードを採用した自律制御を終了させ、第２制御モードを採用した自律制御を開始させる。この例では、コントローラ３０は、２つの制御モードのうちの１つを選択して自律制御を実行しているが、３つ以上の制御モードのうちの１つを選択して自律制御を実行してもよい。

　次に、図６を参照し、制御モード切換部３０Ｄが制御モードを自動的に切り換える処理（以下、「制御モード切換処理」とする。）の１例について説明する。図６は、掘削対象である地盤の断面を示す。図中の一点鎖線は、目標軌道ＴＰを表す。また、実線で描かれたバケット６Ａは現在のバケット６の位置及び姿勢を表し、点線で描かれたバケット６Ｂ～バケット６Ｄのそれぞれは、その後のバケット６の位置及び姿勢を表す。

　図６の例では、コントローラ３０は、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰに沿って移動するように、通常制御モードを利用して自律制御を実行する。

　そして、目標軌道ＴＰ上の点Ｐ１とバケット６の爪先との距離ＤＳ１が所定距離ＴＨ１を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに切り換える。点Ｐ１は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ１と軌道部分ＴＰ２との境界点である。角度αは、軌道部分ＴＰ１の延長線と軌道部分ＴＰ２との間に形成される角度である。バケット６Ｂは、制御モードが通常制御モードから低速制御モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。このように、２つの軌道部分（２つの目標施工面）の間に形成される角度が所定角度以上の場合に、コントローラ３０は、作業部位としてのバケット６の爪先が境界点へ近づくとバケット６の移動速度を減速させることができる。

　この例では、コントローラ３０は、角度αの大きさが所定角度α_ＴＨ以上の場合、点Ｐ１とバケット６の爪先との距離ＤＳ１が所定距離ＴＨ１を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。なお、所定距離ＴＨ１はゼロであってもよい。

　また、コントローラ３０は、バケット６の爪先が点Ｐ１を通過した後で、点Ｐ１とバケット６の爪先との距離ＤＳ２が所定距離ＴＨ２を上回ると、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを低速制御モードから通常制御モードに切り換える。なお、所定距離ＴＨ１がゼロでない場合、所定距離ＴＨ２はゼロであってもよい。バケット６Ｃは、制御モードが低速制御モードから通常制御モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　この構成により、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰの進行方向が大きく変化する部分をバケット６の爪先が通過する際に制御モードを通常制御モードから低速制御モードに変更できる。また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰの進行方向が大きく変化する部分をバケット６の爪先が通過した後で、制御モードを通常制御モードに戻すことができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先をより正確に目標軌道ＴＰに沿わせることができる。

　上記事例においてはバケット６が軌道部分ＴＰ１から軌道部分ＴＰ２へ移動する場合を示したが、バケット６が軌道部分ＴＰ２から軌道部分ＴＰ１へ移動する場合でも同様に、コントローラ３０はバケット６の爪先が境界点へ近づくとバケット６の移動速度を減速させてもよい。

　次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照し、制御モード切換処理の別の１例について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは何れも掘削対象である地盤の断面を示す。図７Ａ及び図７Ｂのそれぞれにおける一点鎖線は、目標軌道ＴＰを表す。また、実線で描かれたバケット６Ａは現在のバケット６の位置及び姿勢を表し、点線で描かれたバケット６Ｂ～バケット６Ｆのそれぞれは、その後のバケット６の位置及び姿勢を表す。

　具体的には、図７Ａは、所定の基準面ＲＰ（例えば、水平面、ショベル１００の接地面等）と目標軌道ＴＰとの間に形成される角度に基づいて制御モードを変更する事例を示し、図７Ｂは、隣接する２つの軌道部分の間に形成される角度に基づいて制御モードを変更する事例を示す。

　図７Ａの例では、コントローラ３０は、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰに沿って移動するように、アーム優先モードを利用して自律制御を実行する。

　そして、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１１とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ３を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードをアーム優先モードからブーム優先モードに切り換える。境界点Ｐ１１は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ１１と軌道部分ＴＰ１２との境界点である。角度β１は、基準面ＲＰである水平面と軌道部分ＴＰ１２との間に形成される角度である。バケット６Ｂは、制御モードがアーム優先モードからブーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　この例では、コントローラ３０は、角度β１の大きさが所定角度β_ＴＨ以上の場合、軌道部分ＴＰ１２の始点である境界点Ｐ１１とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ３を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。

　また、コントローラ３０は、バケット６の爪先が境界点Ｐ１１を通過した後で、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１２とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ４を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードをブーム優先モードからアーム優先モードに切り換える。境界点Ｐ１２は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ１２と軌道部分ＴＰ１３との境界点である。バケット６Ｃは、制御モードがブーム優先モードからアーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　この例では、コントローラ３０は、基準面ＲＰである水平面と軌道部分ＴＰ１３との間に形成される角度の大きさが所定角度β_ＴＨ未満の場合、軌道部分ＴＰ１３の始点である境界点Ｐ１２とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ４を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。そして、水平面と軌道部分ＴＰ１３との間に形成される角度の大きさが所定角度β_ＴＨ未満であるため、コントローラ３０は、バケット６がバケット６Ｃに示す位置に達したところで所定条件が満たされたと判定し、制御モードをブーム優先モードからアーム優先モードに切り換える。

　その後、バケット６の爪先が境界点Ｐ１２を通過した後で、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１３とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ５を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードをアーム優先モードからブーム優先モードに切り換える。境界点Ｐ１３は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ１３と軌道部分ＴＰ１４との境界点である。角度β２は、基準面ＲＰである水平面と軌道部分ＴＰ１４との間に形成される角度である。バケット６Ｄは、制御モードがアーム優先モードからブーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　この例では、コントローラ３０は、角度β２の大きさが所定角度β_ＴＨ以上の場合、軌道部分ＴＰ１４の始点である境界点Ｐ１３とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ５を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。

　また、コントローラ３０は、バケット６の爪先が境界点Ｐ１３を通過した後で、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１４とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ６を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードをブーム優先モードからアーム優先モードに切り換える。境界点Ｐ１４は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ１４と軌道部分ＴＰ１５との境界点である。バケット６Ｅは、制御モードがブーム優先モードからアーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　この例では、コントローラ３０は、基準面ＲＰである水平面と軌道部分ＴＰ１５との間に形成される角度の大きさが所定角度β_ＴＨ未満の場合、軌道部分ＴＰ１５の始点である境界点Ｐ１４とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ６を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。そして、水平面と軌道部分ＴＰ１５との間に形成される角度の大きさが所定角度β_ＴＨ未満であるため、コントローラ３０は、バケット６がバケット６Ｅに示す位置に達したところで所定条件が満たされたと判定し、制御モードをブーム優先モードからアーム優先モードに切り換える。

　なお、所定距離ＴＨ３～ＴＨ６は、それぞれ異なる値であってもよく、同じ値であってもよい。また、所定距離ＴＨ３～ＴＨ６の少なくとも１つはゼロであってもよい。

　この構成により、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰのうち基準面に関する傾斜角が所定角度β_ＴＨ以上の急勾配の軌道部分をバケット６の爪先が通過する際に制御モードとしてブーム優先モードを採用することができる。また、その傾斜角が所定角度β_ＴＨ未満の緩勾配の軌道部分をバケット６の爪先が通過する際に制御モードとしてアーム優先モードを採用することができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先をより正確に目標軌道ＴＰに沿わせることができる。急勾配の軌道部分をバケット６の爪先が通過する際にアーム優先モードを採用すると、アーム５を動かし過ぎてしまうおそれがあるが、ブーム優先モードを採用するとアーム５の過度の動きを防止できるためである。また、緩勾配の軌道部分をバケット６の爪先が通過する際にブーム優先モードを採用すると、ブーム４を動かし過ぎてしまうおそれがあるが、アーム優先モードを採用するとブーム４の過度の動きを防止できるためである。

　また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰのうち基準面に関する傾斜角が所定角度β_ＴＨ以上の急勾配の軌道部分の境界点（例えば境界点Ｐ１１～Ｐ１４）の近くをバケット６の爪先が通過する際に、制御モードとして低速制御モードを採用してもよい。具体的には、境界点とバケット６の爪先との距離が所定距離Ｖを下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを低速制御モードに切り換えてもよい。この場合、所定距離Ｖは、所定距離ＴＨ３～ＴＨ６のそれぞれとは異なる距離として設定されていてもよく、所定距離ＴＨ３～ＴＨ６のそれぞれと同じ距離として設定されていてもよい。例えば、所定距離Ｖは、所定距離ＴＨ３～ＴＨ６のそれぞれより大きい距離であってもよい。

　図７Ｂの例では、コントローラ３０は、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰに沿って移動するように、アーム優先モードを利用して自律制御を実行する。

　この例では、コントローラ３０は、軌道部分ＴＰ１１の延長線と軌道部分ＴＰ１２との間に形成される角度γ１の大きさが所定角度γ_ＴＨ以上の場合、境界点Ｐ１１とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ７を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。そして、制御モードをアーム優先モードからブーム優先モードに切り換える。バケット６Ｂは、制御モードがアーム優先モードからブーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　また、コントローラ３０は、軌道部分ＴＰ１２の延長線と軌道部分ＴＰ１３との間に形成される角度γ２の大きさが所定角度γ_ＴＨ以上の場合、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１２とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ８を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。そして、制御モードをブーム優先モードからアーム優先モードに切り換える。バケット６Ｃは、制御モードがブーム優先モードからアーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　コントローラ３０は、軌道部分ＴＰ１３の延長線と軌道部分ＴＰ１４との間に形成される角度γ３の大きさが所定角度γ_ＴＨ以上の場合、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１３とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ９を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。そして、制御モードをアーム優先モードからブーム優先モードに切り換える。バケット６Ｄは、制御モードがアーム優先モードからブーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　コントローラ３０は、軌道部分ＴＰ１４の延長線と軌道部分ＴＰ１５との間に形成される角度γ４の大きさが所定角度γ_ＴＨ以上の場合、目標軌道ＴＰ上の境界点Ｐ１４とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ１０を下回ると、所定条件が満たされたと判定する。そして、制御モードをブーム優先モードからアーム優先モードに切り換える。バケット６Ｅは、制御モードがブーム優先モードからアーム優先モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　なお、所定距離ＴＨ７～ＴＨ１０は、それぞれ異なる値であってもよく、同じ値であってもよい。また、所定距離ＴＨ７～ＴＨ１０の少なくとも１つはゼロであってもよい。

　この構成により、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰの進行方向が大きく変化する際に、その後の軌道部分に適した制御モードを選択できる。例えば、ブーム優先モード及びアーム優先モードのうちの一方を他方に切り換えることができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先をより正確に目標軌道ＴＰに沿わせることができる。

　また、コントローラ３０は、隣接する２つの軌道部分の間に形成される角度の大きさが所定角度γ_ＴＨ以上である２つの軌道部分の境界点（例えば境界点Ｐ１１～Ｐ１４）の近くをバケット６の爪先が通過する際に、制御モードとして低速制御モードを採用してもよい。具体的には、境界点とバケット６の爪先との距離が所定距離Ｗを下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを低速制御モードに切り換えてもよい。この場合、所定距離Ｗは、所定距離ＴＨ７～ＴＨ１０のそれぞれとは異なる距離として設定されていてもよく、所定距離ＴＨ７～ＴＨ１０のそれぞれと同じ距離として設定されていてもよい。例えば、所定距離Ｗは、所定距離ＴＨ７～ＴＨ１０のそれぞれより大きい距離であってもよい。

　次に、図８を参照し、制御モード切換処理の更に別の１例について説明する。図８は、掘削対象である地盤の断面を示す。図中の一点鎖線は、目標軌道ＴＰを表す。また、実線で描かれたバケット６Ａは現在のバケット６の位置及び姿勢を表し、点線で描かれたバケット６Ｂ～バケット６Ｄのそれぞれは、その後のバケット６の位置及び姿勢を表す。縞模様は、水道管等の埋設物ＢＭの断面を表す。

　図８の例では、コントローラ３０は、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰに沿って移動するように、通常制御モードを利用して自律制御を実行する。

　そして、目標軌道ＴＰ上の点Ｐ２１とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ１１を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに切り換える。点Ｐ２１は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ２１と軌道部分ＴＰ２２との境界点である。軌道部分ＴＰ２２は、埋設物ＢＭの近くに設定される軌道部分である。この例では、軌道部分ＴＰ２２は、埋設物ＢＭからの距離が所定距離Ｘ未満となる、目標軌道ＴＰ上の点の集合である。そのため、点Ｐ２１と埋設物ＢＭ１との間の距離は所定距離Ｘに等しい。バケット６Ｂは、制御モードが通常制御モードから低速制御モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰ上の点Ｐ２２とバケット６の爪先との距離が所定距離ＴＨ１２を下回った場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを低速制御モードから通常制御モードに切り換える。点Ｐ２２は、目標軌道ＴＰを構成する軌道部分ＴＰ２２と軌道部分ＴＰ２３との境界点である。点Ｐ２２と埋設物ＢＭ２との間の距離は所定距離Ｘに等しい。バケット６Ｃは、制御モードが低速制御モードから通常制御モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　なお、所定距離ＴＨ１１及びＴＨ１２は、それぞれ異なる値であってもよく、同じ値であってもよい。また、所定距離ＴＨ１１及びＴＨ１２の少なくとも１つはゼロであってもよい。

　この構成により、コントローラ３０は、バケット６の爪先が埋設物ＢＭの近くを通過する際に、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに変更できる。また、コントローラ３０は、バケット６の爪先が埋設物ＢＭから遠ざかったところで、制御モードを通常制御モードに戻すことができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先を目標軌道ＴＰに沿って移動させる場合に、低速で精度良くバケット６の爪先を制御でき、バケット６の爪先で埋設物を大きく損傷してしまうのを防止できる。

　次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照し、制御モード切換処理の更に別の１例について説明する。図９Ａ及び図９Ｂは何れも掘削対象である地盤とショベル１００の上面図である。図９Ａ及び図９Ｂのそれぞれにおける一点鎖線は、目標軌道ＴＰを表す。目標軌道ＴＰは、例えば、複数回の掘削動作によって目標施工面が形成されるように、現在の地面と目標施工面との間で段階的に深くなるように設定される。また、実線で描かれたバケット６Ａは現在のバケット６の位置及び姿勢を表し、点線で描かれたバケット６Ｂは、その後のバケット６の位置及び姿勢を表す。細かい網点領域は、現在設定されている目標軌道ＴＰと目標施工面との間の鉛直距離が比較的小さい部分Ｒ１（比較的深い部分）を表し、粗い網点領域は、現在設定されている目標軌道ＴＰと目標施工面との間の鉛直距離が比較的大きい部分Ｒ２（比較的浅い部分）を表す。

　図９Ａの例では、コントローラ３０は、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰ３１に沿って移動するように半自動制御を実行する。

　そして、目標軌道ＴＰ３１と目標施工面との間の鉛直距離が所定距離Ｙを下回ると判定した場合、コントローラ３０は、所定条件が満たされたと判定し、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに切り換える。バケット６Ａは、制御モードが通常制御モードから低速制御モードに切り換わるときのバケット６の位置及び姿勢を表す。バケット６Ｂは、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰの終端に達したときのバケット６の位置及び姿勢を表す。

　図９Ｂの例では、コントローラ３０は、図９Ａの場合と同様に、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、バケット６の爪先が目標軌道ＴＰ３２に沿って移動するように半自動制御を実行する。ショベル１００の操作者は、例えば、図９Ａに示す掘削動作が完了した直後に左旋回操作を実行して掘削アタッチメントＡＴの向きを図９Ｂに示す状態にする。その上で、操作者は、図９Ｂに示す掘削動作を開始する。そのため、図９Ａに示す掘削動作と図９Ｂに示す掘削動作は、一連の掘削動作として認識され得る。

　図９Ｂに示す掘削動作では、コントローラ３０は、最初に、目標軌道ＴＰ３２と目標施工面との間の鉛直距離が所定距離Ｙを下回るか否かを判定する。そして、その距離が所定距離Ｙを下回っていないと判定した場合、所定条件が満たされていないと判定する。そのため、コントローラ３０は、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに切り換えることなく、通常制御モードをそのまま利用して半自動制御を実行する。

　このように、コントローラ３０は、部分Ｒ１の掘削のために半自動制御が行われる場合には低速制御モードを自動的に選択し、部分Ｒ２の掘削のために半自動制御が行われる場合には通常制御モードを自動的に選択する。すなわち、コントローラ３０は、ショベル１００の操作者に制御モードを切り換える操作の実行を強いることなく、目標施工面と目標軌道ＴＰとの間の鉛直距離等の掘削対象の状態に応じた適切な制御モードを自動的に選択する。具体的には、部分Ｒ１では仕上げモード（低速制御モード）が選択され、部分Ｒ２では通常制御モードが選択される。そのため、ショベル１００の作業効率を向上させることができる。

　次に、図１０を参照し、コントローラ３０による半自動制御の詳細について説明する。図１０は、コントローラ３０における半自動制御の実行に関する機能要素Ｆ１～Ｆ６の関係の一例を示すブロック図である。

　コントローラ３０は、図１０に示すように、半自動制御の実行に関する機能要素Ｆ１～Ｆ６を有する。機能要素は、ソフトウェアで構成されていてもよく、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成されていてもよい。

　機能要素Ｆ１は、操作者による手動操作の傾向である操作傾向を分析するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１は、操作圧センサ２９が出力する操作データに基づいて操作傾向を分析し、その分析結果を操作データと共に出力する。操作傾向は、例えば、バケット６の爪先を直線的に機体に近づける操作傾向、バケット６の爪先を直線的に機体から遠ざける操作傾向、バケット６の爪先を直線的に上昇させる操作傾向、及び、バケット６の爪先を直線的に下降させる操作傾向等である。そして、機能要素Ｆ１は、現在の操作傾向が何れの操作傾向に合致するかを分析結果として出力する。

　機能要素Ｆ２は、目標軌道を生成するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ２は、図５に示す軌道取得部３０Ｂに相当する。具体的には、機能要素Ｆ２は、ショベル１００に搭載された記憶装置４７に記憶されている設計データを参照し、掘削作業等の際にバケット６の爪先が辿るべき軌道を生成する。

　記憶装置４７は、様々な情報を記憶するように構成されている。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に様々な機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に様々な機器を介して取得される情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置等を介して取得される目標施工面に関するデータを記憶してもよい。目標施工面は、ショベル１００の操作者が設定したものであってもよく、施工管理者等が設定したものであってもよい。

　機能要素Ｆ３は、現在の爪先位置を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ３は、図５に示す位置算出部３０Ａに相当する。具体的には、機能要素Ｆ３は、ブーム角度センサＳ１が検出したブーム角度θ１と、アーム角度センサＳ２が検出したアーム角度θ２と、バケット角度センサＳ３が検出したバケット角度θ３とに基づき、バケット６の爪先の座標点を現在の爪先位置として算出する。機能要素Ｆ３は、現在の爪先位置を算出する際に、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。

　機能要素Ｆ４は、次の爪先位置を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ４は、機能要素Ｆ１が出力する操作データ及び操作傾向の分析結果と、機能要素Ｆ２が生成した目標軌道と、機能要素Ｆ３が算出した現在の爪先位置とに基づき、所定時間後の爪先位置を目標爪先位置として算出する。

　機能要素Ｆ５は、制御モードを切り換えるように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ５は、図５に示す制御モード切換部３０Ｄに相当する。具体的には、機能要素Ｆ５は、記憶装置４７に記憶されている制御モードデータを参照し、制御モードとして、通常鮮魚モード又は低速制御モードの何れかを選択する。

　機能要素Ｆ６は、アクチュエータを動作させるための指令値を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ６は、通常制御モードが選択されているときには、比較的大きい移動速度で現在の爪先位置を目標爪先位置に移動させるために、機能要素Ｆ４が算出した目標爪先位置に基づき、ブーム指令値θ１^＊、アーム指令値θ２^＊、及びバケット指令値θ３^＊のうちの少なくとも１つを算出する。

　また、機能要素Ｆ６は、低速制御モードが選択されているときには、比較的小さい移動速度で現在の爪先位置を目標爪先位置に移動させるために、機能要素Ｆ４が算出した目標爪先位置に基づき、ブーム指令値θ１^＊、アーム指令値θ２^＊、及びバケット指令値θ３^＊のうちの少なくとも１つを算出する。

　次に、図１１を参照し、機能要素Ｆ６の詳細について説明する。図１１は、各種指令値を算出する機能要素Ｆ６の構成例を示すブロック図である。

　コントローラ３０は、図１１に示すように、指令値の生成に関する機能要素Ｆ１１～Ｆ１３、Ｆ２１～Ｆ２３、及びＦ３１～Ｆ３３を更に有する。機能要素は、ソフトウェアで構成されていてもよく、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成されていてもよい。

　機能要素Ｆ１１～Ｆ１３は、ブーム指令値θ１^＊に関する機能要素であり、機能要素Ｆ２１～Ｆ２３は、アーム指令値θ２^＊に関する機能要素であり、機能要素Ｆ３１～Ｆ３３は、バケット指令値θ３^＊に関する機能要素である。

　機能要素Ｆ１１、Ｆ２１、及びＦ３１は、比例弁３１に対して出力される電流指令を生成するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１１は、ブーム比例弁３１Ｂ（図４Ｂの比例弁３１ＢＬ及び３１ＢＲ参照。）に対してブーム電流指令を出力し、機能要素Ｆ２１は、アーム比例弁３１Ａ（図４Ａの比例弁３１ＡＬ及び３１ＡＲ参照。）に対してアーム電流指令を出力し、機能要素Ｆ３１は、バケット比例弁３１Ｃ（図４Ｃの比例弁３１ＣＬ及び３１ＣＲ参照。）に対してバケット電流指令を出力する。

　機能要素Ｆ１２、Ｆ２２、及びＦ３２は、スプール弁を構成するスプールの変位量を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１２は、ブームスプール変位センサＳ１１の出力に基づき、ブームシリンダ７に関する制御弁１７５を構成するブームスプールの変位量を算出する。機能要素Ｆ２２は、アームスプール変位センサＳ１２の出力に基づき、アームシリンダ８に関する制御弁１７６を構成するアームスプールの変位量を算出する。機能要素Ｆ２３は、バケットスプール変位センサＳ１３の出力に基づき、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４を構成するバケットスプールの変位量を算出する。

　機能要素Ｆ１３、Ｆ２３、及びＦ３３は、作業体の回動角度を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１３は、ブーム角度センサＳ１の出力に基づき、ブーム角度θ１を算出する。機能要素Ｆ２３は、アーム角度センサＳ２の出力に基づき、アーム角度θ２を算出する。機能要素Ｆ３３は、バケット角度センサＳ３の出力に基づき、バケット角度θ３を算出する。

　具体的には、機能要素Ｆ１１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成したブーム指令値θ１^＊と機能要素Ｆ１３が算出したブーム角度θ１との差がゼロになるように、ブーム比例弁３１Ｂに対するブーム電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ１１は、ブーム電流指令から導き出される目標ブームスプール変位量と機能要素Ｆ１２が算出したブームスプール変位量との差がゼロになるように、ブーム電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ１１は、その調節後のブーム電流指令をブーム比例弁３１Ｂに対して出力する。

　ブーム比例弁３１Ｂは、ブーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、ブーム指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。制御弁１７５は、パイロット圧に応じてブームスプールを移動させ、ブームシリンダ７に作動油を流入させる。ブームスプール変位センサＳ１１は、ブームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ１２にフィードバックする。ブームシリンダ７は、作動油の流入に応じて伸縮し、ブーム４を上下動させる。ブーム角度センサＳ１は、上下動するブーム４の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ１３にフィードバックする。機能要素Ｆ１３は、算出したブーム角度θ１を機能要素Ｆ３にフィードバックする。

　機能要素Ｆ２１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成したアーム指令値θ２^＊と機能要素Ｆ２３が算出したアーム角度θ２との差がゼロになるように、アーム比例弁３１Ａに対するアーム電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ２１は、アーム電流指令から導き出される目標アームスプール変位量と機能要素Ｆ２２が算出したアームスプール変位量との差がゼロになるように、アーム電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ２１は、その調節後のアーム電流指令をアーム比例弁３１Ａに対して出力する。

　アーム比例弁３１Ａは、アーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、アーム指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。制御弁１７６は、パイロット圧に応じてアームスプールを移動させ、アームシリンダ８に作動油を流入させる。アームスプール変位センサＳ１２は、アームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ２２にフィードバックする。アームシリンダ８は、作動油の流入に応じて伸縮し、アーム５を開閉させる。アーム角度センサＳ２は、開閉するアーム５の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ２３にフィードバックする。機能要素Ｆ２３は、算出したアーム角度θ２を機能要素Ｆ３にフィードバックする。

　同様に、機能要素Ｆ３１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成したバケット指令値θ３^＊と機能要素Ｆ３３が算出したバケット角度θ３との差がゼロになるように、バケット比例弁３１Ｃに対するバケット電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ３１は、バケット電流指令から導き出される目標バケットスプール変位量と機能要素Ｆ３２が算出したバケットスプール変位量との差がゼロになるように、バケット電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ３１は、その調節後のバケット電流指令をバケット比例弁３１Ｃに対して出力する。

　バケット比例弁３１Ｃは、バケット電流指令に応じて開口面積を変化させ、バケット指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。制御弁１７４は、パイロット圧に応じてバケットスプールを移動させ、バケットシリンダ９に作動油を流入させる。バケットスプール変位センサＳ１３は、バケットスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ３２にフィードバックする。バケットシリンダ９は、作動油の流入に応じて伸縮し、バケット６を開閉させる。バケット角度センサＳ３は、開閉するバケット６の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ３３にフィードバックする。機能要素Ｆ３３は、算出したバケット角度θ３を機能要素Ｆ３にフィードバックする。

　上述のように、コントローラ３０は、作業体毎に、３段のフィードバックループを構成している。すなわち、コントローラ３０は、スプール変位量に関するフィードバックループ、作業体の回動角度に関するフィードバックループ、及び、爪先位置に関するフィードバックループを構成している。そのため、コントローラ３０は、半自動制御の際に、バケット６の爪先の動きを高精度に制御できる。

　上述のように、本願の請求項１に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に設けられたアタッチメントと、アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、上部旋回体３に設けられた操作装置２６と、操作装置２６の第１方向への操作に応じて複数のアクチュエータを動作させてアタッチメントの所定部位を位置情報に基づいて移動させるように構成された制御装置としてのコントローラ３０と、を備えている。位置情報は、例えば、目標施工面の位置に関する情報、及び、バケット６の爪先の位置に関する情報等の少なくとも１つである。コントローラ３０は、例えば、位置情報に基づいて、複数のアクチュエータを第１制御モードと第２制御モードで動作させるように構成されている。典型的には、コントローラ３０は、位置情報から導き出される所定の軌道としての目標軌道ＴＰに沿って、複数のアクチュエータを第１制御モードと第２制御モードで動作させるように構成されている。

　具体的には、複数のアクチュエータは、例えば、掘削アタッチメントＡＴを動作させるブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９であってもよい。この場合、コントローラ３０は、操作装置２６の１例である左操作レバー２６Ｌのアーム閉じ方向への操作に応じて複数のアクチュエータを動作させて掘削アタッチメントＡＴの所定部位であるバケット６の爪先を目標軌道ＴＰに沿って移動させてもよい。そして、目標軌道ＴＰは、例えば図７Ａに示すように、複数のアクチュエータを第１制御モードとしてのアーム優先モードで動作させる第１軌道部分としての軌道部分ＴＰ１１と、複数のアクチュエータを第２制御モードとしてのブーム優先モードで動作させる第２軌道部分としての軌道部分ＴＰ１２と、を含んでいてもよい。

　この構成により、ショベル１００は、所定の軌道に沿ったアタッチメントの所定部位の移動をより適切に制御できる。

　また、第１制御モードは、図６に示すように、通常制御モードであってもよい。この場合、第２制御モードは低速制御モードであってもよい。すなわち、第１制御モードでの操作装置２６の操作量に対する所定部位の移動速度は、第２制御モードでの操作装置２６の操作量に対する所定部位の移動速度より大きくなるように設定されていてもよい。

　この構成により、ショベル１００は、例えば、目標軌道ＴＰの進行方向が大きく変化する軌道部分をバケット６の爪先が通過する際に制御モードを通常制御モードから低速制御モードに変更できる。また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰの進行方向が大きく変化する部分をバケット６の爪先が通過した後で、制御モードを通常制御モードに戻すことができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先をより正確に目標軌道ＴＰに沿わせることができる。

　また、コントローラ３０は、図７Ａに示すように、目標軌道ＴＰの基準面に関する角度が所定角度β_ＴＨ未満の場合に複数のアクチュエータを第１制御モードとしてのアーム優先モードで動作させ、目標軌道ＴＰの基準面に関する角度が所定角度β_ＴＨ以上の場合に複数のアクチュエータを第２制御モードとしてのアーム優先モードで動作させてもよい。

　この構成により、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰのうち基準面に関する傾斜角が所定角度β_ＴＨ未満の緩勾配の軌道部分をバケット６の爪先が通過する際に制御モードとしてブーム優先モードを採用することができる。また、その傾斜角が所定角度β_ＴＨ以上の急勾配の軌道部分をバケット６の爪先が通過する際に制御モードとしてアーム優先モードを採用することができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先をより正確に目標軌道ＴＰに沿わせることができる。

　また、コントローラ３０は、図８に示すように、埋設物ＢＭがバケット６の爪先の近くに存在しない場合に複数のアクチュエータを通常制御モードで動作させ、埋設物ＢＭがバケット６の爪先の近くに存在する場合に複数のアクチュエータを低速制御モードで動作させてもよい。

　この構成により、コントローラ３０は、バケット６の爪先が埋設物ＢＭの近くを通過する際に、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに変更できる。また、コントローラ３０は、バケット６の爪先が埋設物ＢＭから遠ざかったところで、制御モードを通常制御モードに戻すことができる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先を目標軌道ＴＰに沿って移動させる場合に、バケット６の爪先で埋設物を大きく損傷してしまうのを防止できる。

　また、コントローラ３０は、上部旋回体３に設けられた空間認識装置７０の出力に基づいてショベルの周囲で物体を認識した場合、複数のアクチュエータを第２制御モードとしての低速制御モードで動作させてもよい。

　この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の周囲に作業者等の物体が存在する場合、制御モードを通常制御モードから低速制御モードに変更できる。そのため、コントローラ３０は、バケット６の爪先を目標軌道ＴＰに沿って移動させる場合に、ショベル１００の一部が物体と接触してしまうのを防止できる。掘削アタッチメントＡＴの動きを鈍化させることで、ショベル１００の操作者の注意を喚起できるためである。また、ショベル１００の一部と物体との接触を回避するための操作の要否を判断するための時間を操作者に与えることができるためである。

　また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＰがショベル１００から所定の距離範囲内にあり、且つ、目標軌道ＴＰの基準面に関する角度が所定の角度範囲内である場合に、複数のアクチュエータを第１制御モードで動作させ、それ以外の場合に、複数のアクチュエータを第２制御モードで動作させてもよい。この場合、第１制御モードは、アーム優先モード及びブーム優先モードの一方であってもよく、第２制御モードは、アーム優先モード及びブーム優先モードの他方であってもよい。目標軌道ＴＰにおいてバケット６がショベル１００から所定の距離範囲内にあるか否かは、例えば、姿勢検出装置の検出値に基づいて判断される。

　また、コントローラ３０は、姿勢検出装置からの検出値に基づいてアタッチメントの姿勢を検出し、更に、アタッチメントの姿勢に基づいて複数のアクチュエータを第１制御モードで動作させるか第２制御モードで動作させるかを決定してもよい。コントローラ３０は、例えば、アタッチメントの姿勢が所定の姿勢であると判定した場合に複数のアクチュエータを第１制御モードで動作させ、それ以外の場合に第２制御モードで動作させてもよい。

　以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。

　例えば、上述の実施形態では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムが採用されているが、電気式パイロット回路を備えた電気式操作システムが採用されてもよい。電気式操作システムが採用された場合、コントローラ３０は、手動制御モードと半自動制御モードとを容易に切り換えることができる。そして、コントローラ３０が手動制御モードを半自動制御モードに切り換えた場合、複数の制御弁は、１つの電気式操作レバーのレバー操作量に対応する電気信号に応じて別々に制御されてもよい。

　図１２は、電気式操作システムの構成例を示す。具体的には、図１２の電気式操作システムは、ブーム操作システムの一例であり、主に、パイロット圧作動型のコントロールバルブ１７と、電気式操作レバーとしてのブーム操作レバー２６Ａと、コントローラ３０と、ブーム上げ操作用の電磁弁６０と、ブーム下げ操作用の電磁弁６２とで構成されている。図１２の電気式操作システムは、アーム操作システム及びバケット操作システム等にも同様に適用され得る。

　パイロット圧作動型のコントロールバルブ１７は、ブームシリンダ７に関する制御弁１７５（図３参照。）、アームシリンダ８に関する制御弁１７６（図３参照。）、及び、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４（図３参照。）等を含む。電磁弁６０は、パイロットポンプ１５と制御弁１７５の上げ側パイロットポートとを繋ぐ管路の流路面積を調節できるように構成されている。電磁弁６２は、パイロットポンプ１５と制御弁１７５の下げ側パイロットポートとを繋ぐ管路の流路面積を調節できるように構成されている。

　手動制御モードで手動操作が行われる場合、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａの操作信号生成部が出力する操作信号（電気信号）に応じてブーム上げ操作信号（電気信号）又はブーム下げ操作信号（電気信号）を生成する。ブーム操作レバー２６Ａの操作信号生成部が出力する操作信号は、ブーム操作レバー２６Ａの操作量及び操作方向に応じて変化する電気信号である。

　具体的には、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａがブーム上げ方向に操作された場合、レバー操作量に応じたブーム上げ操作信号（電気信号）を電磁弁６０に対して出力する。電磁弁６０は、ブーム上げ操作信号（電気信号）に応じて流路面積を調節し、制御弁１７５の上げ側パイロットポートに作用するパイロット圧を制御する。同様に、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａがブーム下げ方向に操作された場合、レバー操作量に応じたブーム下げ操作信号（電気信号）を電磁弁６２に対して出力する。電磁弁６２は、ブーム下げ操作信号（電気信号）に応じて流路面積を調節し、制御弁１７５の下げ側パイロットポートに作用するパイロット圧を制御する。

　半自動制御モードで半自動制御を実行する場合、コントローラ３０は、例えば、ブーム操作レバー２６Ａの操作信号生成部が出力する操作信号の代わりに、補正操作信号（電気信号）に応じてブーム上げ操作信号（電気信号）又はブーム下げ操作信号（電気信号）を生成する。補正操作信号は、コントローラ３０が生成する電気信号であってもよく、コントローラ３０以外の外部の制御装置等が生成する電気信号であってもよい。

　本願は、２０１８年３月３０日に出願した日本国特許出願２０１８－０６８０４８号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

　１・・・下部走行体　１Ｃ・・・クローラ　１ＣＬ・・・左クローラ　１ＣＲ・・・右クローラ　２・・・旋回機構　２Ａ・・・旋回油圧モータ　２Ｍ・・・走行油圧モータ　２ＭＬ・・・左走行油圧モータ　２ＭＲ・・・右走行油圧モータ　３・・・上部旋回体　４・・・ブーム　５・・・アーム　６・・・バケット　７・・・ブームシリンダ　８・・・アームシリンダ　９・・・バケットシリンダ　１０・・・キャビン　１１・・・エンジン　１３・・・レギュレータ　１４・・・メインポンプ　１５・・・パイロットポンプ　１７・・・コントロールバルブ　１８・・・絞り　１９・・・制御圧センサ　２６・・・操作装置　２６Ａ・・・ブーム操作レバー　２６Ｄ・・・走行レバー　２６ＤＬ・・・左走行レバー　２６ＤＲ・・・右走行レバー　２６Ｌ・・・左操作レバー　２６Ｒ・・・右操作レバー　２８・・・吐出圧センサ　２９、２９ＤＬ、２９ＤＲ、２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ・・・操作圧センサ　３０・・・コントローラ　３０Ａ・・・位置算出部　３０Ｂ・・・軌道取得部　３０Ｃ・・・自律制御部　３０Ｄ・・・制御モード切換部　３１、３１ＡＬ～３１ＤＬ、３１ＡＲ～３１ＤＲ・・・比例弁　３１Ａ・・・アーム比例弁　３１Ｂ・・・ブーム比例弁　３１Ｃ・・・バケット比例弁　３２、３２ＡＬ～３２ＤＬ、３２ＡＲ～３２ＤＲ・・・シャトル弁　４０・・・センターバイパス管路　４２・・・パラレル管路　４７・・・記憶装置　６０、６２・・・電磁弁　７０・・・空間認識装置　７０Ｆ・・・前方センサ　７０Ｂ・・・後方センサ　７０Ｌ・・・左方センサ　７０Ｒ・・・右方センサ　７１・・・向き検出装置　７２・・・情報入力装置　７３・・・測位装置　１００・・・ショベル　１７１～１７６・・・制御弁　ＡＴ・・・掘削アタッチメント　Ｄ１・・・表示装置　Ｄ２・・・音出力装置　Ｆ１～Ｆ６、Ｆ１１～Ｆ１３、Ｆ２１～Ｆ２３、Ｆ３１～Ｆ３３・・・機能要素　ＮＳ・・・スイッチ　Ｓ１・・・ブーム角度センサ　Ｓ２・・・アーム角度センサ　Ｓ３・・・バケット角度センサ　Ｓ４・・・機体傾斜センサ　Ｓ５・・・旋回角速度センサ　Ｓ１１・・・ブームスプール変位センサ　Ｓ１２・・・アームスプール変位センサ　Ｓ１３・・・バケットスプール変位センサ

Claims (9)

1. 　下部走行体と、
   　前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
   　前記上部旋回体に設けられたアタッチメントと、
   　前記アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、
   　前記上部旋回体に設けられた操作装置と、
   　前記操作装置の第１方向への操作に応じて複数の前記アクチュエータを動作させて前記アタッチメントの所定部位を位置情報に基づいて移動させるように構成された制御装置と、を備え、
   　前記制御装置は、前記位置情報に基づいて、複数の前記アクチュエータを第１制御モードと第２制御モードで動作させる、
   　ショベル。
2. 　前記第１制御モードでの前記操作装置の操作量に対する前記所定部位の移動速度は、前記第２制御モードでの前記操作装置の操作量に対する前記所定部位の移動速度より大きい、
   　請求項１に記載のショベル。
3. 　前記制御装置は、所定の軌道に沿って、複数の前記アクチュエータを第１制御モードと前記第２制御モードで動作させる、
   　請求項１に記載のショベル。
4. 　前記制御装置は、前記軌道の基準面に関する角度が所定角度未満の場合に複数の前記アクチュエータを前記第１制御モードで動作させ、前記軌道の基準面に関する角度が所定角度以上の場合に複数の前記アクチュエータを前記第２制御モードで動作させる、
   　請求項３に記載のショベル。
5. 　前記制御装置は、埋設物が前記所定部位の近くに存在しない場合に複数の前記アクチュエータを前記第１制御モードで動作させ、埋設物が前記所定部位の近くに存在する場合に複数の前記アクチュエータを前記第２制御モードで動作させる、
   　請求項１に記載のショベル。
6. 　前記制御装置は、前記軌道の方向が所定角度以上変化する点を含む軌道部分において、複数の前記アクチュエータを前記第２制御モードで動作させる、
   　請求項３に記載のショベル。
7. 　前記制御装置は、前記上部旋回体に設けられた空間認識装置の出力に基づいてショベルの周囲で物体を認識した場合、複数の前記アクチュエータを前記第２制御モードで動作させる、
   　請求項１に記載のショベル。
8. 　前記制御装置は、前記軌道がショベルから所定の距離範囲内にあり、且つ、前記軌道の基準面に関する角度が所定の角度範囲内である場合に、複数の前記アクチュエータを前記第１制御モードで動作させ、それ以外の場合に、複数の前記アクチュエータを前記第２制御モードで動作させる、
   　請求項３に記載のショベル。
9. 　前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置を備え、
   　前記制御装置は、前記姿勢検出装置からの検出値に基づいて前記アタッチメントの姿勢を検出し、更に、前記アタッチメントの姿勢に基づいて複数の前記アクチュエータを前記第１制御モードで動作させるか前記第２制御モードで動作させるかを決定する、
   　請求項４に記載のショベル。

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