JP2020002709A

JP2020002709A - 作業機械

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Publication number: JP2020002709A
Application number: JP2018125113A
Authority: JP
Inventors: 高志三枝; Takashi Saegusa; 淳上原; Jun Uehara; 雄輝長岡; Yuki Nagaoka
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP7106374B2

Abstract

【課題】通信ネットワークの通信性能に応じて適切に自動施工の継続実行を行うことができる作業機械を提供すること。【解決手段】制御指令によりフロント作業機６の動作を制御する車載制御ユニット１１０ｃと、車体姿勢情報とデータセンタ４０から得られる制御パラメータと、介入度決定処理で決定された介入度合いに基づいて制御指令を調整することによりフロント作業機６の動作を自動で制御する外部制御ユニット１２０ａと、通信ネットワーク５０，６０，７０の通信に係る応答時間および通信帯域からなる通信性能情報と予め定めた基準範囲との比較結果と、車体姿勢情報および施工面状態情報からなる施工状態情報と予め定めた基準範囲との比較結果とに応じて自動施工処理におけるフロント作業機６の動作への介入度合いを決定する介入度決定処理を行う外部制御ユニット１２０ａとを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械に関する。

現在、油圧ショベルなどの作業機械においては、作業効率の向上を目的として、情報化施工等のＩｏＴ（Internet of Things）技術を応用した高度な施工機能の搭載が要求されている。

このような施工機能に係る従来技術として、例えば、特許文献１には、既設の高架物により低空頭に制限される範囲を含み、前記高架物を水上で支える構造物の周辺において、少なくとも前記高架物を接触警戒対象物に設定して浚渫作業を行うためのシステムであって、作業台船と、該作業台船に搭載されると共に作業機を備える重機と、前記接触警戒対象物に対する前記作業機の接近を検出する接近検出手段と、前記重機の動作を制限するための動作制限手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、前記接近検出手段により前記接触警戒対象物に対する前記作業機の接近を検出した場合に、この接近状態が解除されるまで、前記作業機が前記接触警戒対象物に更に接近するような前記重機の動作を、前記制限手段により抑止する浚渫作業システムが開示されている。これにより、接触警戒対象物に対する作業機の接触を防止することができ、接近検出手段が接触警戒対象物への作業機の接近を検出する範囲まで、施工空間を確保することができるため、橋桁等への作業機の接触を防止しながらも、施工能力の向上を図ることができる。

特開２０１５−２１４８５５号公報

ところで、作業機械の保守期間は比較的長いため、作業機械に出荷時に搭載された制御装置などをベースとして機能の追加等を行うことで、時代とともに進化する施工機能に対応していく必要がある。そこで、作業機械に搭載される制御装置へ機能を追加する場合には、その制御装置に外部機器や情報インフラを通信ネットワークで外部拡張する。一方で、このような外部拡張された制御装置では、通信ネットワークの性能が高度な施工機能の実行可否に大きく影響を与える。特に、自動施工においては、通信ネットワークの性能が影響する、制御装置とカメラやミリ波レーダなどの外部機器との連携や、衛星測位、無線通信などの情報インフラとの連携などが施工機能の実行のために必要不可欠である。

しかしながら、上記従来技術においては、外部機器および情報インフラと接続される通信ネットワークの通信性能の低下に対して考慮がなされていない。また、外部機器および情報インフラと接続される通信ネットワークの通信性能の低下や、外部機器から得られる環境情報の悪化に対し、自動施工の継続実行に関して考慮がなされていない。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、通信ネットワークの通信性能に応じて適切に自動施工の継続実行を行うことができる作業機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車体本体と、前記車体本体に搭載された作業機と、前記作業機を操作するための操作装置と、前記操作装置の操作に基づいて生成される制御指令によって前記作業機を駆動するアクチュエータとを備えた作業機械において、複数の経路を有する通信ネットワークに接続され、前記作業機械に係る制御を行う複数の車載制御ユニットと、前記複数の経路を有する通信ネットワークに接続され、前記作業機械に係る制御を行う複数の外部制御ユニットとを有する車体制御システムを備え、前記車体制御システムは、前記操作装置の操作に基づいて前記制御指令を生成することで前記作業機の動作を制御する施工制御を行う少なくとも１つの車載制御ユニットと、前記車体本体及び前記作業機の姿勢に関する情報である車体姿勢情報と前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータセンタから得られる制御パラメータとに基づいて前記制御指令を調整することにより、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入して前記作業機の動作を自動または半自動で制御する自動施工処理を行う少なくとも１つの前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットと、前記通信ネットワークの通信に係る応答時間および通信帯域からなる通信性能情報を取得して予め定めた通信性能情報の基準範囲と比較するとともに、前記車体姿勢情報および前記作業機による施工対象である施工面に関する情報である施工面状態情報からなる施工状態情報を取得して予め定めた施工状態の基準範囲と比較し、前記通信性能情報の比較結果と前記施工状態情報の比較結果とに応じて前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いを決定する介入度決定処理を行う少なくとも１つの前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットとを有し、前記自動施工処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記介入度決定処理で決定された介入度合いに応じて前記作業機の動作を自動または半自動で制御するものとする。

本発明によれば、通信ネットワークの通信性能に応じて適切に自動施工の継続実行を行うことができ、作業機械の作業効率を向上することができる。

作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。作業機械に搭載される車体制御システムの一例を関連構成とともに抜き出して示す概略図である。車載制御ユニット及び外部制御ユニットの基本構成を模式的に示す図である。施工制御を行う車載制御ユニットの構成を模式的に示す図である。自動施工処理及び介入度決定処理を行う外部制御ユニットの構成を模式的に示す図である。介入度決定処理を示すフローチャートである。通信性能情報を構成する応答時間および通信帯域の概念を説明する図である。通信性能情報の基準範囲の設定内容を示す図である。通信経路におけるデータ転送方法の調整手順を示すフローチャートである。施工状態情報の基準範囲の設定内容を示す図である。制御パラメータの設定画面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として、フロント装置（作業機）を備える油圧ショベルを例示して説明するが、作業機を備える他の作業機械にも本発明を適用することが可能である。

図１は、本発明の一実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。また、図２は、作業機械に搭載される車体制御システムの一例を関連構成とともに抜き出して示す概略図である。

図１において、油圧ショベル１は、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材（ブーム６Ａ、アーム６Ｂ、バケット６Ｃ）を連結して構成された多関節型のフロント作業機６（作業機）と、車体本体を構成する上部旋回体３及び下部走行体２（走行装置）とを備えており、上部旋回体３は下部走行体２に対して旋回可能に設けられている。上部旋回体３は、基部となる旋回フレーム３１上に各部材を配置して構成されており、上部旋回体３を構成する旋回フレーム３１が下部走行体２に対して旋回可能となっている。また、フロント作業機６のブーム６Ａの基端は上部旋回体３の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム６Ｂの一端はブーム６Ａの基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム６Ｂの他端にはバケット６Ｃが垂直方向に回動可能に支持されている。

下部走行体２は、左右一対のクローラフレーム１１ａ（１１ｂ）にそれぞれ掛け回された一対のクローラ１２ａ（１２ｂ）と、クローラ１２ａ（１２ｂ）をそれぞれ駆動する走行油圧モータ１３ａ（１３ｂ）（図示しない減速機構を含む）とから構成されている。なお、図１において、下部走行体２の各構成については、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。

フロント部材６Ａ〜６Ｃ、及び下部走行体２は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１６Ａ、アームシリンダ１６Ｂ、バケットシリンダ１６Ｃ、及び左右の走行油圧モータ１３ａ（１３ｂ）によりそれぞれ駆動される。また、上部旋回体３は油圧アクチュエータである旋回油圧モータ３２により下部走行体２に対して旋回動作を行う。

フロント作業機６のフロント部材６Ａ〜６Ｃ、及び、上部旋回体３には、それぞれの車体姿勢情報を取得するための姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｄが配置されている。姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃは、例えば、設置されたフロント部材の角速度及び加速度を計測する慣性計測装置（IMU: Inertial Measurement Unit）である。姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃは、姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃに設定されたＩＭＵ座標系における加速度や角速度の計測値を姿勢情報として出力する。これらの計測値と、姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃの取り付け状態（つまり、姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃとフロント部材６Ａ〜６Ｃとの相対的な位置関係）などの情報とを用いることでフロント部材６Ａ〜６Ｃの姿勢を知ることができる。

上部旋回体３を構成する旋回フレーム３１上には、原動機であるエンジン１１４と、エンジン１１４によって駆動される油圧ポンプ３４と、油圧ポンプ３４から吐出されてブームシリンダ１６Ａ、アームシリンダ１６Ｂ、バケットシリンダ１６Ｃ、旋回油圧モータ３２及び左右の走行油圧モータ１３ａ，１３ｂなどの油圧アクチュエータに供給される作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ３５とが配置されており、油圧回路システムが構成されている。各油圧アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃ，３２，１３ａ，１３ｂの動作制御は、それぞれの操作に対応した操作装置５の操作に基づいて生成される制御指令で電磁弁１１３（後述）を駆動して駆動信号を生成し、この駆動信号でコントロールバルブ３５を駆動制御することにより行われる。

また、上部旋回体３を構成する旋回フレーム３１上の前部であって、フロント作業機６のブーム６Ａの基端の支持部の横側（本実施の形態では左側）には、オペレータが搭乗して油圧ショベル１の運転を行うための運転室４が配置されている。運転室４には、操作装置５などが配置されている。上部旋回体３の運転室４の後方付近には、作業現場における油圧ショベル１の地球座標系における位置を算出するためのＧＮＳＳ２６（図１では受信アンテナのみを図示）が配置されている。

操作装置５は、フロント作業機６の駆動操作や下部走行体２の走行操作、上部旋回体３の旋回操作などを行うものであり、各油圧アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃ，３２，１３ａ，１３ｂの操作に対応した複数の操作レバー（図示せず）により構成されている。

図２において、車体制御システム１００は、作業機械である油圧ショベル１に係る制御を行う複数の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂを有する外部制御システム２０と、油圧ショベル１に係る制御を行う複数の車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆを有する車載制御システム１０とを備えている。

車載制御システム１０において、複数の車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆは、それぞれ、少なくとも他の１つの車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆと第一の通信ネットワーク５０を構成する通信路５０ａ〜５０ｄにより接続されている。また、車載制御システム１０を構成する車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆは、それぞれ、油圧ショベル１に係る制御を行うものであり、それぞれ、制御対象となる装置等（図示しないものも含む）が接続されている。車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆは、第一の通信ネットワーク５０を介して互いに各種情報や指令等を互いに授受することができる。

車載制御ユニット１１０ｂには、例えば、制御対象である車載モニタ１１１が接続されている。車載モニタ１１１は、各種情報や設定画面等を表示する表示装置としての機能を有するほか、画面に触れることで設定の入力を行うタッチパネルやキーボード／スイッチなどの入力機器（図示せず）で入力を行う入力装置としての機能も有している。

車載制御ユニット１１０ｃには、制御対象である圧力センサ１１２や電磁弁１１３などが接続されている。圧力センサ１１２は、例えば、油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力や、油圧ポンプ３４の吐出圧などを検出するセンサである。

車載制御ユニット１１０ｆには、制御対象であるエンジン１１４が接続されている。車載制御ユニット１１０ｆは、エンジン１１４の動作制御などを行うほか、エンジン１１４に設けられている各種センサ類からの検出結果を取得する。

車載制御ユニット１１０ｄには、制御対象である通信装置１１５が接続されている。通信装置１１５は、データセンタ４０や遠隔モニタ４１と第三の通信ネットワーク７０を構成する通信路７０ａ〜７０ｅにより接続されている。すなわち、車載制御ユニット１１０ｄは、通信装置１１５を介して第三の通信ネットワーク７０に接続されており、車載制御ユニット１１０ｄ、データセンタ４０、及び、遠隔モニタ４１は、互いに第三の通信ネットワーク７０による接続されている。なお、通信路７０ｄは、例えば、インターネット通信網である。

データセンタ４０は、油圧ショベル１の稼動情報の収集を行うほか、油圧ショベル１が稼動する現場における自動施工処理（後述）に用いるための制御パラメータが登録されている。また、遠隔モニタ４１は、油圧ショベル１から離れた位置において、油圧ショベル１や作業現場、作業状況等を監視するためのものである。

外部制御システム２０において、複数の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂは、それぞれ、他の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂと第二の通信ネットワーク６０を構成する通信路６０ａにより接続されている。また、外部制御システム２０を構成する外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂは、それぞれ、油圧ショベル１に係る制御を行うものであり、それぞれ、制御対象となる装置等が接続されている。外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂは、第二の通信ネットワーク６０を介して互いに各種情報や指令等を互いに授受することができる。

外部制御ユニット１２０ａには、制御対象である内界センサ１２１が接続されている。内界センサ１２１は、例えば、作業機械である油圧ショベル１の各部の姿勢に関する情報（車体姿勢情報）を取得するための姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃである。外部制御ユニット１２０ａは、車載制御システム１０の車載制御ユニット１１０ａと第二の通信ネットワーク６０を構成する通信路６０ｂにより接続されている。

外部制御ユニット１２０ｂには、制御対象である外界センサ１２２が接続されている。外界センサ１２２は、作業機械である油圧ショベル１の施工環境の状態を取得するための各種センサ（レーザセンサなど）やカメラ（図示せず）、油圧ショベルの位置を取得するためのＧＮＳＳ２６などである。外部制御ユニット１２０ｂは、車載制御システム１０の車載制御ユニット１１０ｃと第二の通信ネットワーク６０を構成する通信路６０ｃにより接続されている。

また、第三の通信ネットワーク７０を構成する通信路６０ｄにより、車載制御システム１０の車載制御ユニット１１０ａと外部ツール３０が接続されている。外部ツール３０は、油圧ショベル１の稼動情報の収集や、サービス・メンテナンス用の調整を実行するものであり、必要に応じて接続されるものである。

図３は、車載制御ユニット及び外部制御ユニットの基本構成を模式的に示す図である。

図３に示すように、車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆ及び外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂは、制御処理を実行する演算部２００と、第一の通信ネットワーク５０又は第二の通信ネットワーク６０と接続される通信ポート２０１と、各種制御対象のデバイスと接続されるデバイスインタフェース２０２とを備えている。

演算部２００は、通信ポート２０１による通信を制御する通信制御部２１０と、デバイスインタフェース２０２による通信を制御するデバイス制御部２１１と、通信制御部２１０及びデバイス制御部２１１を含む車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆの全体の動作をそれぞれ制御するアプリケーション処理部２１２とを有している。

通信制御部２１０は、通信ポート２０１と接続されており、アプリケーション処理部２１２の制御に従って、通信ポート２０１に接続された第一〜第三の通信ネットワーク５０，６０，７０を介して各種データの送受信を行う。

デバイス制御部２１１は、デバイスインタフェース２０２と接続されており、デバイスインタフェース２０２に接続された各種制御対象のデバイスとの間での各種データや指令の入出力制御を行う。

アプリケーション処理部２１２は、車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆ及び外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂ毎に異なる構成とすることができ、車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆ及び外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂごとに異なる機能を持たせることができる。

本実施の形態においては、車体制御システム１００として、操作装置５の操作に基づいて制御指令を生成することでフロント作業機６（作業機）の動作を制御する施工制御を行う少なくとも１つの車載制御ユニット（本実施の形態では、例えば、車載制御ユニット１１０ｃ）と、車体姿勢情報と、第一〜第三の通信ネットワーク５０，６０，７０を介して作業機械である油圧ショベル１の外部のデータセンタ４０から得られる制御パラメータとに基づいて制御指令を調整することにより、操作装置５の操作によるフロント作業機６の動作に介入してフロント作業機６の動作を自動または半自動で制御する自動施工処理を行う少なくとも１つの車載制御ユニット又は外部制御ユニット（本実施の形態では、例えば、外部制御ユニット１２０ａ）と、第一〜第三の通信ネットワーク５０，６０，７０の通信に係る応答時間および通信帯域からなる通信性能情報を取得して予め定めた通信性能情報の基準範囲と比較するとともに、車体姿勢情報およびフロント作業機６による施工対象である施工面に関する情報である施工面状態情報からなる施工状態情報を取得して予め定めた施工状態の基準範囲と比較し、通信性能情報の比較結果と施工状態情報の比較結果とに応じて自動施工処理におけるフロント作業機６の動作への介入度合いを決定する介入度決定処理を行う少なくとも１つの車載制御ユニット又は外部制御ユニット（本実施の形態では、例えば、外部制御ユニット１２０ａ）とを有するように構成している。自動施工処理を行う外部制御ユニット１２０ａは、介入度決定処理で決定された介入度合いに応じてフロント作業機６の動作を自動または半自動で制御する。

図４は、施工制御を行う車載制御ユニットの構成を模式的に示す図である。

図４において、車載制御ユニット１１０ｃは、アプリケーション処理部２１２に、操作装置５の操作により出力される操作信号に基づいて制御指令を生成することで油圧ショベル１におけるフロント作業機６（作業機）の動作を制御する施工制御を行う施工制御部２３０を有している。施工制御部２３０は、後述する自動施工処理部２２３から制御指令の調整値に基づいて制御指令を調整して出力する。

図５は、自動施工処理及び介入度決定処理を行う外部制御ユニットの構成を模式的に示す図である。

図５において、外部制御ユニット１２０ａは、アプリケーション処理部２１２に、通信性能情報取得部２２０、施工状態情報取得部２２１、機能実行判定部２２２、及び、自動施工処理部２２３を有している。

通信性能情報取得部２２０は、通信制御部２１０と接続されており、第一〜第三の通信ネットワークの通信に係る応答時間および通信帯域からなる通信性能情報を取得する。

施工状態情報取得部２２１は、通信制御部２１０及びデバイス制御部２１１と接続されており、内界センサ１２１（姿勢センサ７５Ａ〜７５Ｃ）の検出結果である車体姿勢情報（例えば、車体ロール角やピッチ角、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、など）を第一〜第三の通信ネットワーク５０，６０，７０を介して高速なサンプリングで取得するとともに、施工面状態情報（例えば、施工面角度や、車体と施工面の距離、など）からなる施工状態情報を第一〜第三の通信ネットワーク５０，６０，７０を介して取得する。

機能実行判定部２２２は、通信制御部２１０および施工状態情報取得部２２１と接続されており、通信性能情報取得部２２０で取得した通信性能情報と予め定めた通信性能情報の基準範囲とを比較するとともに、施工状態情報取得部２２１で取得した施工状態情報と予め定めた施工状態の基準範囲とを比較し、通信性能情報の比較結果と施工状態情報の比較結果とに応じて自動施工処理におけるフロント作業機６の動作への介入度合いを決定する介入度決定処理を行う。

自動施工処理部２２３は、通信制御部２１０、機能実行判定部２２２、及び、施工状態情報取得部２２１と接続されており、自動施工処理における演算処理に必要となる制御パラメータをデータセンタ４０から取得し、制御パラメータと車体姿勢情報とに基づき、機能実行判定部２２２の介入度決定処理で決定された介入度合いに応じてフロント作業機６（バケットやブームなど）の制御指令の調整値を逐次算出し、通信制御部２１０を介して車載制御ユニット１１０ｃの施工制御部２３０に転送することでフロント作業機６の動作を自動または半自動で制御する自動施工処理を実施する。

図６は、本実施の形態に係る介入度決定処理を示すフローチャートである。

図６において、まず、車体制御システム１００の外部制御ユニット１２０ａにおける通信性能情報取得部２２０は、自動施工処理に用いる制御パラメータの取得、車体姿勢情報の取得、及び、制御指令の転送に係る通信性能情報を取得する（ステップＳ１００）。

ここで、ステップＳ３００における通信性能情報の概念について説明する。

図７は、通信性能情報を構成する応答時間および通信帯域の概念を説明する図である。

図７においては、自動施工処理の制御パラメータの取得に係る外部制御ユニット１２０ａとデータセンタ４０との間の通信における通信性能情報を例示して説明する。

通信性能情報の取得では、まず、外部制御ユニット１２０ａの通信性能情報取得部２２０は、外部制御ユニット１２０ａから車載制御ユニット１１０ａに計測用のデータ転送を行わせる（計測データ転送：通信Ｃ４００）。次に、車載制御ユニット１１０ａは、通信Ｃ４００で受信したデータを車載制御ユニット１１０ｄに転送する（通信Ｃ４０１）。次に、車載制御ユニット１１０ｄは、通信Ｃ４０１で受信したデータをデータセンタ４０に転送する（通信Ｃ４０２）。データセンタ４０は、通信Ｃ４０２でデータを受信すると、それに対応した応答データを生成して車載制御ユニット１１０ｄに転送する（応答データ転送：通信Ｃ４０３）。次に、車載制御ユニット１１０ｄは、通信Ｃ４０３で受信した応答データを車載制御ユニット１１０ａに転送する（通信Ｃ４０４）。次に、車載制御ユニット１１０ａは、通信Ｃ４０４で受信した応答データを外部制御ユニット１２０ａに転送する（通信Ｃ４０５）。

また、外部制御ユニット１２０ａの通信性能情報取得部２２０は、通信Ｃ４００〜Ｃ４０５の実行中に、外部制御ユニット１２０ａの通信Ｃ４００の送信から通信Ｃ４０５の受信までの時間である応答時間（Ｔａ）４１０ａを計測し、車載制御ユニット１１０ａの通信Ｃ４０１の送信から通信Ｃ４０４の受信までの時間である応答時間（Ｔｂ）４１０ｂを計測し、車載制御ユニット１１０ｄの通信Ｃ４０２の送信から通信Ｃ４０３の受信までの時間である応答時間（Ｔｃ）４１０ｃを計測する。なお、通信性能情報取得部２２０は、車載制御ユニット１１０ａ，１１０ｄで各々計測された応答時間４１１ａ，４１２ｃを外部制御ユニット１２０ａにデータ転送させることで取得する。

次に、外部制御ユニット１２０ａの通信性能情報取得部２２０は、応答時間４１０ａ〜４１０ｃを集約し、応答時間４１０ａ〜４１０ｃに基づいて、一連の通信Ｃ４００〜Ｃ４０５の全体の応答時間（Ｔ）と、第一の通信ネットワーク５０、第二の通信ネットワーク６０、及び、第三の通信ネットワーク７０の各応答時間（Ｔ１〜Ｔ３）の内訳を算出する。

このとき、全体の応答時間（Ｔ）は、Ｔ＝Ｔａである。また、第一の通信ネットワーク５０に係る応答時間（Ｔ１）はＴ１＝Ｔｂ−Ｔｃで算出され、第二の通信ネットワーク６０に係る応答時間（Ｔ２）はＴ２＝Ｔａ−Ｔｂで算出される、また、第三の通信ネットワーク７０の応答時間（Ｔ３）は、応答時間Ｔ３＝Ｔｃである。

さらに、外部制御ユニット１２０ａの通信性能情報取得部２２０は、通信Ｃ４００で転送されたデータにおける通信制御用のヘッダ、フッタなどを除いた実送信データ量（Ｕ１）と、通信Ｃ４０５で転送された応答データにおける通信制御用のヘッダ、フッタなどを除いた実受信データ量（Ｕ２）を記憶し、通信Ｃ４００の実送信データ量と、通信Ｃ４０５の実受信データ量とに基づいて、一連の通信Ｃ４００〜Ｃ４０５の全体の通信帯域と、第一の通信ネットワーク５０、第二の通信ネットワーク６０、及び、第三の通信ネットワーク７０の各通信帯域の内訳を算出する。

このとき、全体の通信帯域（Ｒ）は、Ｒ＝Ｔ／（Ｕ１＋Ｕ２）で算出される。また、第一の通信ネットワーク５０の通信帯域（Ｒ１）は、Ｒ１＝Ｔ１／（Ｕ１＋Ｕ２）で算出され、第二の通信ネットワーク６０の通信帯域（Ｒ２）は、Ｒ２＝Ｔ２／（Ｕ１＋Ｕ２）で算出され、第三の通信ネットワーク７０の通信帯域（Ｒ３）は、Ｒ３＝Ｔ３／（Ｕ１＋Ｕ２）で算出される。そして、通信性能情報取得部２２０は、算出された通信帯域と予め定めた所望の通信帯域との差分である帯域制限量を通信性能情報の通信帯域に係る情報として算出する。

なお、ここでは、自動施工処理の制御パラメータの取得に係る外部制御ユニット１２０ａとデータセンタ４０との間の通信における通信性能情報を取得する場合を例示して説明したが、他の通信における通信性能情報の取得、すなわち、例えば、車体姿勢情報の取得に係る外部制御ユニット１２０ａと外部制御ユニット１２０ｂとの間の通信における通信性能情報の取得や、制御指令の転送に係る外部制御ユニット１２０ａと車載制御ユニット１１０ｃとの間の通信の通信性能情報の取得に関しても同様の方法で取得することができる。

図７に戻る。

続いて、機能実行判定部２２２は、通信性能情報の基準範囲をデータセンタ４０などから取得し（ステップＳ１１０）、車体姿勢情報の取得および制御指令の転送に係る通信における通信性能情報が基準範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１２０）。

ここで、ステップＳ１１０で取得してステップＳ１２０で用いる通信性能情報の基準範囲の設定内容について説明する。

図８は、本実施形態に係る通信性能情報の基準範囲の設定内容を示す図である。

図８において、横軸は通信性能情報の応答時間を、縦軸は通信帯域にかかる情報である帯域制限量をそれぞれ示している。

図８に示すように、応答時間［ｓ］に対しては、基準範囲を規定する応答基準値５００ａ，５００ｂが設定され、帯域制限量［ｂｐｓ］に対しては、基準範囲を規定する帯域基準値５０１ａ，５０１ｂが設定される。

応答基準値としては、例えば、応答時間に対して応答基準値５００ａ，５００ｂの２つが設定されている。なお、ここでは、応答基準値５００ｂよりも応答基準値５００ｂが大きくなるように設定した場合を例示している。応答基準値５００ａ，５００ｂは、応答時間との比較結果によって、すなわち、応答時間の値に応じて自動制御処理における自動化のレベル（介入度合いの違い）を段階的に設定するものであり、例えば、応答時間が応答基準値５００ａよりも小さい場合の方が応答基準値５００ｂよりも大きい場合よりも自動制御処理の介入度が高くなるように設定されている。

同様に、帯域基準値としては、例えば、帯域制限量に対して帯域基準値５０１ａ，５０１ｂの２つが設定されている。なお、ここでは、帯域基準値５０１ｂよりも帯域基準値５０１ｂが大きくなるように設定した場合を例示している。帯域基準値５０１ａ，５０１ｂは、帯域制限量との比較結果によって、すなわち、帯域制限量の値に応じて自動制御処理における自動化のレベル（介入度の違い）を段階的に設定するものであり、例えば、帯域制限量が帯域基準値５０１ａよりも小さい場合の方が帯域基準値５０１ｂよりも大きい場合よりも自動制御処理の介入度が高くなるように設定されている。

以上のように、通信性能情報の応答時間と帯域制限量とで規定された座標系には、応答時間が応答基準値５００ａよりも小さく、かつ、帯域制限量が帯域基準値５０１ａよりも小さい範囲である第一の性能基準範囲５１０と、応答時間が応答基準値５００ａ以上であって応答基準値５００ｂよりも小さく、かつ、帯域制限量が帯域基準値５０１ａよりも小さい範囲である第二の性能基準範囲５１１と、応答時間が応答基準値５００ａよりも小さく、かつ、帯域制限量が帯域基準値５０１ａ以上であって帯域基準値５０１ｂよりも小さい範囲である第三の性能基準範囲５１２と、応答時間が応答基準値５００ｂ以上、又は、帯域制限量が帯域基準値５０１ｂ以上、又は、応答時間が応答基準値５００ａ以上であって帯域制限量が帯域基準値５０１ａ以上である範囲である第四の性能基準範囲５１３を設定する。

図６に戻る。

ステップＳ１２０においては、車体姿勢情報の取得および制御指令の転送に係る通信性能情報（全体の応答時間Ｔ及び通信帯域Ｒ）が第一の性能基準範囲５１０又は第三の性能基準範囲５１２の何れかの範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ１２０）、判定結果がＹＥＳの場合には、制御パラメータの取得に係る通信性能情報が基準範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１３０）。また、ステップＳ１２０での判定結果がＮＯの場合には、車体姿勢情報の取得および制御指令の転送に係る通信経路におけるデータ転送方法を調整して（ステップＳ１２１）、車体姿勢情報の取得および制御指令の転送に係る通信性能情報が基準範囲内であるかどうかを再度判定し（ステップＳ１２２）、ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１３０に進み、判定結果がＮＯの場合には、制御パラメータの取得に係る通信性能情報が基準範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１２３）。

ここで、通信経路におけるデータ転送方法の調整手順について説明する。

図９は、本実施形態に係る通信経路におけるデータ転送方法の調整手順を示すフローチャートである。

図９において、まず、車体制御システム１００の外部制御ユニット１２０ａにおける機能実行判定部２２２は、車体姿勢情報の取得および制御指令の転送に係る通信経路の変更が可能であるかどうかを判定し（ステップＳ２００）、判定結果がＹＥＳである場合には、経路を変更し（ステップＳ２０１）、通信性能情報を取得して（ステップＳ２３２）、処理を終了する。

ここで、ステップＳ２００における通信経路の変更の可否の判定は、データの転送元から転送先への通信経路上で、第一の通信ネットワーク５０、第二の通信ネットワーク６０、及び、第三の通信ネットワーク７０の少なくとも１つが複数の通信路を備えており、かつ、データの転送元から転送先への通信経路上の車載制御ユニットおよび外部制御ユニットが通信経路を切り替える機能を具備している場合に可能とする。なお、ステップＳ２３２の通信性能情報の取得については、図６のステップＳ１００と同様である。

また、ステップＳ２００での判定結果がＮＯの場合には、通信性能情報の内訳のうち、第一の通信ネットワーク５０の通信性能情報（応答時間Ｔ１又は通信帯域Ｒ１）が、第二の通信ネットワーク６０の通信性能情報（応答時間Ｔ２又は通信帯域Ｒ２）および第三の通信ネットワーク７０の通信性能情報（応答時間Ｔ３又は通信帯域Ｒ３）よりも小さいかどうか、すなわち、第一の通信ネットワーク５０がボトルネックであるかどうかを判定し（ステップＳ２１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、通信の優先度を変更し（ステップＳ２１１）、通信性能情報を取得して（ステップＳ２３２）、処理を終了する。

ここで、ステップＳ２１０における通信の優先度の変更は、例えば、車載制御システム１０の複数の車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆの何れかの処理で、第一の通信ネットワーク５０に転送される自動施工処理以外の機能に係るデータ転送を制限した上で、自動施工処理に必要なデータ転送を実行することでなされる。なお、自動施工処理以外の機能としては、例えば、作業機械である油圧ショベル１の稼動情報の収集や、サービス・メンテナンス用の調整情報の転送などが挙げられる。また、自動施工処理以外の機能のデータ転送の制限は、自動施工処理以外の機能を縮退させる、或いは、自動施工処理以外の機能を停止させることで行うことができる。さらに、自動施工処理以外の機能のデータ転送の制限は、第一の通信ネットワーク５０の通信プロトコルに具備される機能を用いて実施してもよい。

また、ステップＳ２１０での判定結果がＮＯの場合には、通信性能情報の内訳のうち、第二の通信ネットワーク６０の通信性能情報（応答時間Ｔ２又は通信帯域Ｒ２）が、第一の通信ネットワーク５０の通信性能情報（応答時間Ｔ１又は通信帯域Ｒ１）および第三の通信ネットワーク７０の通信性能情報（応答時間Ｔ３又は通信帯域Ｒ３）よりも小さいかどうか、すなわち、第二の通信ネットワーク６０がボトルネックであるかどうかを判定し（ステップＳ２２０）、判定結果がＮＯの場合には、通信状態の回復（通信性能情報の改善）を定期的に確認し（ステップＳ２３１）、処理を終了する。なお、ステップＳ２３１の状態回復の定期的な確認は、例示した第三の通信ネットワーク７０が無線を用いた広域の通信インフラの形態で実施されるため、環境要因や他のデータ転送の占有率上昇など、ネットワーク７０の通信性能情報の低減の要因を能動的に制御することが困難であるため、通信状態が回復した（通信性能情報が改善した）ことを受動的に確認するために実行される。

また、ステップＳ２２０での判定結果がＹＥＳの場合には、通信の優先度の変更が可能であるかどうかを判定し（ステップＳ２２１）、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ２３１に進む。また、ステップＳ２２１での判定結果がＹＥＳの場合には、通信の優先度を変更し（ステップＳ２２２）、通信性能情報を取得して（ステップＳ２３２）、処理を終了する。

ここで、ステップＳ２２１の判定は、転送元から転送先への通信経路上で、第一の通信ネットワーク５０と、第二の通信ネットワーク６０と、外部制御システム２０の複数の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂの何れかで、第二の通信ネットワーク６０に転送される自動施工処理以外の機能のデータ転送を制限する機能が具備されている場合に可能とする。すなわち、ステップＳ２２１の判定は、一般市場や他分野の汎用装置の利用時には不可（判定結果がＮＯ）となることがある。また、ステップＳ２２２の通信の優先度の変更は、外部制御システム２０の複数の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂの何れかにおいて、第二の通信ネットワーク６０に転送される自動施工処理以外の機能のデータ転送を制限した上で、自動施工処理に必要なデータ転送を実行することでなされる。なお、自動施工処理以外の機能としては、例えば、作業機械である油圧ショベル１の稼動情報の収集や、サービス・メンテナンス用の調整情報の転送が挙げられる。また、自動施工処理以外の機能のデータ転送の制限は、自動施工処理以外の機能を縮退させる、或いは、自動施工処理以外の機能を停止させることで行うことができる。さらに、自動施工処理以外の機能のデータ転送の制限は、第二の通信ネットワーク６０の通信プロトコルに具備される機能を用いて実施してもよい。

図６に戻る。

ステップＳ１３０においては、制御パラメータの取得に係る通信性能情報（全体の応答時間Ｔ及びと通信帯域Ｒ）が第一の性能基準範囲５１０又は第二の性能基準範囲５１１の何れかの範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＹＥＳの場合には、施工状態情報を通信ネットワークを介して取得し（ステップＳ１４０）、施工状態情報の基準範囲を取得して（ステップＳ１５０）、施工状態情報が基準範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１６０）。

ここで、ステップＳ１５０で取得してステップＳ１６０で用いる施工状態情報の基準範囲の設定内容について説明する。

図１０は、本実施の形態に係る施工状態情報の基準範囲の設定内容を示す図である。図１０において、横軸は車体姿勢情報を、縦軸は施工面状態情報をそれぞれ示している。

図１０に示すように、車体姿勢情報に対しては、基準範囲を規定する姿勢基準値７００が設定され、施工面状態情報に対しては、基準範囲を規定する施工面基準値７０１が設定される。

姿勢基準値としては、例えば、車体姿勢情報に対して姿勢基準値７００が設定されている。姿勢基準値７００は、車体姿勢情報との比較結果によって、すなわち、車体姿勢情報の値に応じて自動制御処理における自動化のレベル（介入度の違い）を段階的に設定するものであり、例えば、車体姿勢情報が姿勢基準値７００よりも小さい場合に自動制御処理の介入度が高くなるように設定されている。

同様に、施工面基準値としては、例えば、施工面状態情報に対して施工面基準値７０１が設定されている。施工面基準値７０１は、施工面状態情報との比較結果によって、すなわち、施工面状態情報の値に応じて自動制御処理における自動化のレベル（介入度の違い）を段階的に設定するものであり、例えば、施工面状態情報が施工面基準値７０１よりも小さい場合に自動制御処理の介入度が高くなるように設定されている。

以上のように、施工状態情報の車体姿勢情報と施工面状態情報とで規定された座標系には、車体姿勢情報が姿勢基準値７００よりも小さく、かつ、施工面状態情報が施工面基準値７０１よりも小さい範囲である第一の安全基準範囲７１０と、車体姿勢情報が姿勢基準値７００以上又は施工面状態情報が施工面基準値以上の範囲である第二の安全基準範囲７１１とを設定する。

図６に戻る。

ステップＳ１６０においては、車体姿勢情報および施工面状態情報が第一の安全基準範囲７１０の範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、判定結果がＹＥＳの場合には、自動施工処理のレベル（介入度合い）を「高」に設定し（ステップＳ１６１）、処理を終了する。ステップＳ１６１における自動施工処理のレベル「高」の設定では、施工制御および施工設定が自動に設定される。すなわち、自動施工処理を繰り返し、車体姿勢情報の取得と制御指令の出力を周期的に行うことで施工制御を自動で実行し、データセンタ４０からの情報取得を用いて制御パラメータの設定を自動で実行する自動化のレベルの高い自動施工処理の実行を決定する。

また、ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合には、自動施工レベル（介入度合い）を「中」に設定し（ステップＳ１２６）、処理を終了する。ステップＳ１２６における自動施工処理のレベル「中」の設定では、施工制御が手動（補正有り）に設定され、施工設定が自動に設定される。すなわち、施工範囲に制限を設定して施工範囲を超えないように施工制御に補正を実施しながら手動で実行し、データセンタ４０からの情報取得を用いて制御パラメータの設定を自動で実行する、自動化のレベルを中程度とする自動施工処理の実行を決定する。

また、ステップＳ１３０においては、制御パラメータの取得に係る通信性能情報（全体の応答時間Ｔ及びと通信帯域Ｒ）が第一の性能基準範囲５１０又は第二の性能基準範囲５１１の何れかの範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＮＯの場合には、制御パラメータの転送に係る通信経路におけるデータ転送方法を調整して（ステップＳ１３１）、制御パラメータの転送に係る通信性能情報が基準範囲内であるかどうかを再度判定し（ステップＳ１３２）、ステップＳ１３２での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１４０に進む。また、ステップＳ１３０での判定結果がＮＯの場合には、施工状態情報を通信ネットワークを介して取得し（ステップＳ１３３）、施工状態情報の基準範囲を取得して（ステップＳ１３４）、施工状態情報が基準範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１３５）。

すなわち、ステップＳ１３５においては、車体姿勢情報および施工面状態情報が第一の安全基準範囲７１０の範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ１３５）、判定結果がＹＥＳの場合には、自動施工処理のレベル（介入度合い）を「中」に設定し（ステップＳ１３６）、処理を終了する。ステップＳ１３６における自動施工処理のレベル「中」の設定では、施工制御が自動に設定され、施工設定が手動に設定される。すなわち、自動施工処理を繰り返し、車体姿勢情報の取得と制御指令の出力を周期的に行うことで施工制御を自動で実行し、車載モニタ１１１などを用いて制御パラメータの設定を手動で実行する、自動化のレベルを中程度とする自動施工処理の実行を決定する。

また、ステップＳ１３５での判定結果がＮＯの場合には、自動施工処理のレベル（介入度合い）を「低」に設定し（ステップＳ１２７）、処理を終了する。ステップＳ１２７における自動施工処理のレベル「中」の設定では、施工制御が手動（補正有り）に設定され、施工設定が手動に設定される。すなわち、施工範囲に制限を設定して施工範囲を超えないように施工制御に補正を実施しながら手動で実行し、車載モニタ１１１などを用いて制御パラメータの設定を手動で実行する、自動化のレベルの低い自動施工処理の実行を決定する。

また、ステップＳ１２３においては、ステップＳ１３０と同様に、制御パラメータの取得に係る通信性能情報（全体の応答時間Ｔ及びと通信帯域Ｒ）が第一の性能基準範囲５１０又は第二の性能基準範囲５１１の何れかの範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ１２３）、判定結果がＹＥＳの場合には、自動施工処理のレベル（介入度合い）を「中」に設定し（ステップＳ１２６）、処理を終了する。

また、ステップＳ１２３での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１３１と同様に、制御パラメータの転送に係る通信経路におけるデータ転送方法を調整して（ステップＳ１２４）、制御パラメータの転送に係る通信性能情報が基準範囲内であるかどうかを再度判定し（ステップＳ１２５）、ステップＳ１２５での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１２６に進み、自動施工処理のレベル（介入度合い）を「中」に設定し、処理を終了する。また、ステップＳ１２５での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１２７に進み、自動施工処理のレベル（介入度合い）を「低」に設定し、処理を終了する。

図１１は、本実施の形態に係る制御パラメータの設定画面の一例を示す図である。図１１では、図６におけるステップＳ１２７で示した自動化のレベルの低い自動施工処理に設定した場合の設定画面を例示している。

図１１において、設定画面８００は、車載も似た１１１や外部ツール３０、遠隔モニタ４１などに出力されるものであり、自動施工動作レベル提示部８１０と、自動施工パラメータ設定部８１１とを備えている。

自動施工動作レベル提示部８１０は、図６のステップＳ１２６，Ｓ１２７，Ｓ１３６，Ｓ１６１で設定される実行中の自動施工処理の内容や自動化のレベルを提示するものである。

自動施工パラメータ設定部８１１は、図６のステップＳ１２７，Ｓ１３６で設定される自動施工処理の施工設定が手動である場合の施工範囲を入力部８１１ａ〜８１１ｃなどに入力することで指定するものであり、各種パラメータの設定部を、例えば、入力部８１１ａ〜８１１ｃのように表示する。

以上のように構成した本実施の形態においては、外部機器および情報インフラと接続時に通信ネットワークの通信性能を考慮した機能実行が可能となり、作業機械に搭載された制御装置の機能拡張性を向上できる。また、外部機器および情報インフラと接続時に通信ネットワークの通信性能の低下や、外部機器から得られる環境情報の悪化に対し、自動施工を継続実行でき、作業機械の作業効率を向上できる。

次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。

（１）上記の実施の形態では、車体本体（例えば、下部走行体２及び上部旋回体３）と、前記車体本体に搭載された作業機（例えば、フロント作業機６）と、前記作業機を操作するための操作装置５と、前記操作装置の操作に基づいて生成される制御指令によって前記作業機を駆動するアクチュエータ（例えば、ブームシリンダ１６Ａ、アームシリンダ１６Ｂ、バケットシリンダ１６Ｃ、）とを備えた作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、複数の経路を有する通信ネットワーク５０〜７０に接続され、前記作業機械に係る制御を行う複数の車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｄと、前記複数の経路を有する通信ネットワークに接続され、前記作業機械に係る制御を行う複数の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂとを有する車体制御システム１００を備え、前記車体制御システムは、前記操作装置の操作に基づいて前記制御指令を生成することで前記作業機の動作を制御する施工制御を行う少なくとも１つの車載制御ユニット１１０ｃと、前記車体本体及び前記作業機の姿勢に関する情報である車体姿勢情報と前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータセンタ４０から得られる制御パラメータとに基づいて前記制御指令を調整することにより、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入して前記作業機の動作を自動または半自動で制御する自動施工処理を行う少なくとも１つの前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）と、前記通信ネットワークの通信に係る応答時間および通信帯域からなる通信性能情報を取得して予め定めた通信性能情報の基準範囲と比較するとともに、前記車体姿勢情報および前記作業機による施工対象である施工面に関する情報である施工面状態情報からなる施工状態情報を取得して予め定めた施工状態の基準範囲と比較し、前記通信性能情報の比較結果と前記施工状態情報の比較結果とに応じて前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いを決定する介入度決定処理を行う少なくとも１つの前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）とを有し、前記自動施工処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記介入度決定処理で決定された介入度合いに応じて前記作業機の動作を自動または半自動で制御するものとした。

これにより、通信ネットワークの通信性能に応じて適切に自動施工の継続実行を行うことができ、作業機械の作業効率を向上することができる。

（２）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械において、前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）は、前記通信ネットワーク５０〜７０において、前記制御パラメータの取得時にデータ転送が実行される経路と、前記車体姿勢情報のデータ転送が実行される経路と、前記作業機の動作を指示する前記制御指令のデータ転送が実行される経路とのそれぞれについて前記通信性能情報を取得し、各通信性能情報を前記通信性能情報の基準範囲と比較することにより前記介入度決定処理を行うものとした。

（３）また、上記の実施の形態では、（２）の作業機械において、前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）は、前記通信ネットワークにおいて、前記制御パラメータの取得時にデータ転送が実行される経路と、前記車体姿勢情報のデータ転送が実行される経路と、前記作業機の動作を指示する制御指令のデータ転送が実行される経路とについて、それぞれの経路の一方から他方に対して性能計測のための既知のデータ量を転送する計測データ転送を行うとともに、各経路の他方から一方に性能計測のための既知のデータ量を転送する応答データ転送を行い、前記計測データ転送と前記応答データ転送とに要した時間から前記応答時間を算出し、前記計測データ転送と前記応答データ転送のデータ量の総和と前記応答時間とから前記通信帯域を算出するものとした。

（４）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械において、前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）は、前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いとして、前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータベースから得られる前記制御パラメータを自動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を周期的に実施して前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を自動で制御する場合と、前記通信ネットワークを介して前記作業機械の操作者が前記制御パラメータを入力して手動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を前記制御パラメータに基づいて周期的に実施して、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を半自動で制御する場合と、前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータセンタから得られる前記制御パラメータを自動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を前記制御パラメータに基づいて周期的に実施して、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を半自動で制御する場合と、前記通信ネットワークを介して前記操作者が前記制御パラメータを入力して手動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を前記制御パラメータに基づいて周期的に実施して、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を半自動で制御する場合との何れかを決定するものとした。

（５）また、上記の実施の形態では、（２）の作業機械において、前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）は、前記通信性能情報が予め定めた前記通信性能情報の基準範囲の外である場合に、前記通信ネットワークにおけるデータ転送の経路の変更、及び、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更の何れか一方を行うことにより、前記通信性能情報を調整するものとした。

（６）また、上記の実施の形態では、（５）の作業機械において、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更は、前記自動施工処理に用いる情報以外のデータ転送の縮退あるいは停止により行うものとした。

（７）また、上記の実施の形態では、（２）の作業機械において、前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）は、前記通信ネットワークの応答時間を実測して取得する通信性能情報取得部２２０と、前記車体姿勢情報や前記制御パラメータを取得する施工状態情報取得部２２１と、前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いを決定する機能実行判定部２２２と、前記機能実行判定部で決定された前記作業機の動作への介入度合いに応じて前記制御指令の調整を実行する自動施工処理部２２３とを備えたものとした。

（８）また、上記の実施の形態では、（５）の作業機械において、前記複数の車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆは第一の通信ネットワーク５０で接続され、前記複数の外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂ及び少なくとも１つの前記車載制御ユニット（例えば、車載制御ユニット１１０ａ）は第二の通信ネットワーク６０で接続され、前記データセンタ４０は少なくとも１つの前記車載制御ユニット（例えば、車載制御ユニット１１０ｄ）と第三の通信ネットワーク７０で接続されており、前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニット（例えば、外部制御ユニット１２０ａ）は、前記通信性能情報の内訳を前記第一乃至第三の通信ネットワークのそれぞれについて算出し、算出した前記通信性能情報の内訳において、前記第一の通信ネットワークが前記通信性能情報のボトルネックとなっている場合には、前記第一の通信ネットワークに接続される前記車載制御ユニットに、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更を実行させ、前記第二の通信ネットワークが前記通信性能情報のボトルネックとなっている場合には、前記第二の通信ネットワークに接続される前記外部制御ユニットに、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更を実行させ、前記第三の通信ネットワークが前記通信性能情報のボトルネックとなっている場合には、第三の通信ネットワークに接続される前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットに通信性能情報の定期的な確認を実行させるものとした。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

また、上記の実施の形態においては、車載制御ユニット１１０ｃに施工制御部２３０を設けるとともに、外部制御ユニット１２０ａに通信性能情報取得部２２０、施工状態情報取得部２２１、機能実行判定部２２２、及び、自動施工処理部２２３を設けた場合を例示して説明したが、これに限られず、例えば、各機能部をそれぞれ車載制御ユニット１１０ａ〜１１０ｆや外部制御ユニット１２０ａ，１２０ｂの何れかに設け、通信ネットワーク５０〜７０を介して互いに通信することによって本実施の形態と同様の機能を果たすように構成しても良い。

１…油圧ショベル、２…下部走行体、３…上部旋回体、４…運転室、５…操作装置、６…フロント作業機、６Ａ…ブーム、６Ｂ…アーム、６Ｃ…バケット、１０…車載制御システム、１１ａ，１１ｂ…クローラフレーム、１２ａ，１２ｂ…クローラ、１３ａ，１３ｂ…走行油圧モータ、１６Ａ…ブームシリンダ、１６Ｂ…アームシリンダ、１６Ｃ…バケットシリンダ、２０…外部制御システム、３０…外部ツール、３１…旋回フレーム、３２…旋回油圧モータ、３４…油圧ポンプ、３５…コントロールバルブ、４０…データセンタ、４１…遠隔モニタ、５０…第一の通信ネットワーク、５０ａ〜５０ｄ…通信路、６０…第二の通信ネットワーク、６０ａ〜６０ｄ…通信路、７０…第三の通信ネットワーク、７０ａ〜７０ｅ…通信路、７５Ａ〜７５Ｄ…姿勢センサ、１００…車体制御システム、１１０ａ〜１１０ｆ…車載制御ユニット、１１１…車載モニタ、１１２…圧力センサ、１１３…電磁弁、１１４…エンジン、１１５…通信装置、１２０ａ，１２０ｂ…外部制御ユニット、１２１…内界センサ、１２２…外界センサ、２００…演算部、２０１…通信ポート、２０２…デバイスインタフェース、２１０…通信制御部、２１１…デバイス制御部、２１２…アプリケーション処理部、２２０…通信性能情報取得部、２２１…施工状態情報取得部、２２２…機能実行判定部、２２３…自動施工処理部、２３０…施工制御部、８００…設定画面、８１０…自動施工動作レベル提示部、８１１…自動施工パラメータ設定部、８１１ａ〜８１１ｃ…入力部

Claims

車体本体と、前記車体本体に搭載された作業機と、前記作業機を操作するための操作装置と、前記操作装置の操作に基づいて生成される制御指令によって前記作業機を駆動するアクチュエータとを備えた作業機械において、
複数の経路を有する通信ネットワークに接続され、前記作業機械に係る制御を行う複数の車載制御ユニットと、前記複数の経路を有する通信ネットワークに接続され、前記作業機械に係る制御を行う複数の外部制御ユニットとを有する車体制御システムを備え、
前記車体制御システムは、
前記操作装置の操作に基づいて前記制御指令を生成することで前記作業機の動作を制御する施工制御を行う少なくとも１つの車載制御ユニットと、
前記車体本体及び前記作業機の姿勢に関する情報である車体姿勢情報と前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータセンタから得られる制御パラメータとに基づいて前記制御指令を調整することにより、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入して前記作業機の動作を自動または半自動で制御する自動施工処理を行う少なくとも１つの前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットと、
前記通信ネットワークの通信に係る応答時間および通信帯域からなる通信性能情報を取得して予め定めた通信性能情報の基準範囲と比較するとともに、前記車体姿勢情報および前記作業機による施工対象である施工面に関する情報である施工面状態情報からなる施工状態情報を取得して予め定めた施工状態の基準範囲と比較し、前記通信性能情報の比較結果と前記施工状態情報の比較結果とに応じて前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いを決定する介入度決定処理を行う少なくとも１つの前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットとを有し、
前記自動施工処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記介入度決定処理で決定された介入度合いに応じて前記作業機の動作を自動または半自動で制御することを特徴とする作業機械。
請求項１記載の作業機械において、
前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記通信ネットワークにおいて、前記制御パラメータの取得時にデータ転送が実行される経路と、前記車体姿勢情報のデータ転送が実行される経路と、前記作業機の動作を指示する前記制御指令のデータ転送が実行される経路とのそれぞれについて前記通信性能情報を取得し、各通信性能情報を前記通信性能情報の基準範囲と比較することにより前記介入度決定処理を行うことを特徴とする作業機械。
請求項２記載の作業機械において、
前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記通信ネットワークにおいて、前記制御パラメータの取得時にデータ転送が実行される経路と、前記車体姿勢情報のデータ転送が実行される経路と、前記作業機の動作を指示する制御指令のデータ転送が実行される経路とについて、それぞれの経路の一方から他方に対して性能計測のための既知のデータ量を転送する計測データ転送を行うとともに、各経路の他方から一方に性能計測のための既知のデータ量を転送する応答データ転送を行い、前記計測データ転送と前記応答データ転送とに要した時間から前記応答時間を算出し、前記計測データ転送と前記応答データ転送のデータ量の総和と前記応答時間とから前記通信帯域を算出することを特徴とする作業機械の制御装置。
請求項１記載の作業機械において、
前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いとして、
前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータベースから得られる前記制御パラメータを自動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を周期的に実施して前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を自動で制御する場合と、
前記通信ネットワークを介して前記作業機械の操作者が前記制御パラメータを入力して手動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を前記制御パラメータに基づいて周期的に実施して、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を半自動で制御する場合と、
前記通信ネットワークを介して前記作業機械の外部のデータセンタから得られる前記制御パラメータを自動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を前記制御パラメータに基づいて周期的に実施して、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を半自動で制御する場合と、
前記通信ネットワークを介して前記操作者が前記制御パラメータを入力して手動で設定し、前記車体姿勢情報の取得と前記制御指令の調整を前記制御パラメータに基づいて周期的に実施して、前記操作装置の操作による前記作業機の動作に介入し、前記作業機の動作を半自動で制御する場合と
の何れかを決定することを特徴とする作業機械。
請求項２記載の作業機械において、
前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記通信性能情報が予め定めた前記通信性能情報の基準範囲の外である場合に、前記通信ネットワークにおけるデータ転送の経路の変更、及び、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更の何れか一方を行うことにより、前記通信性能情報を調整することを特徴とする作業機械。
請求項５記載の作業機械において、
前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更は、前記自動施工処理に用いる情報以外のデータ転送の縮退あるいは停止により行うことを特徴とする作業機械。
請求項２記載の作業機械において、
前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、
前記通信ネットワークの応答時間を実測して取得する通信性能情報取得部と、
前記車体姿勢情報や前記制御パラメータを取得する施工状態情報取得部と、
前記自動施工処理における前記作業機の動作への介入度合いを決定する機能実行判定部と、
前記機能実行判定部で決定された前記作業機の動作への介入度合いに応じて前記制御指令の調整を実行する自動施工処理部と
を備えたことを特徴とする作業機械。
請求項５に記載の作業機械において、
前記複数の車載制御ユニットは第一の通信ネットワークで接続され、
前記複数の外部制御ユニット及び少なくとも１つの前記車載制御ユニットは第二の通信ネットワークで接続され、
前記データセンタは少なくとも１つの前記車載制御ユニットと第三の通信ネットワークで接続されており、
前記介入度決定処理を行う前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットは、前記通信性能情報の内訳を前記第一乃至第三の通信ネットワークのそれぞれについて算出し、
算出した前記通信性能情報の内訳において、
前記第一の通信ネットワークが前記通信性能情報のボトルネックとなっている場合には、前記第一の通信ネットワークに接続される前記車載制御ユニットに、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更を実行させ、
前記第二の通信ネットワークが前記通信性能情報のボトルネックとなっている場合には、前記第二の通信ネットワークに接続される前記外部制御ユニットに、前記自動施工処理に用いる情報のデータ転送の優先度の変更を実行させ、
前記第三の通信ネットワークが前記通信性能情報のボトルネックとなっている場合には、第三の通信ネットワークに接続される前記車載制御ユニット又は前記外部制御ユニットに通信性能情報の定期的な確認を実行させる
ことを特徴とする作業機械の制御装置。