WO2017104407A1 - 作業機制御装置および作業機械 - Google Patents

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WO2017104407A1 PCT/JP2016/085426 JP2016085426W WO2017104407A1 WO 2017104407 A1 WO2017104407 A1 WO 2017104407A1 JP 2016085426 W JP2016085426 W JP 2016085426W WO 2017104407 A1 WO2017104407 A1 WO 2017104407A1
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徹 松山
仁 北嶋
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    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)

Definitions

  • the present invention relates to a work machine control device and a work machine.
  • Patent Document 1 a technique for controlling a work machine so that a bucket provided in the work machine does not enter before a design surface indicating a target shape to be excavated is known. Further, as disclosed in Patent Document 2, a technique is known in which the angle of the bucket is kept constant in order to perform straight excavation.
  • An object of an aspect of the present invention is to provide a work machine control device and a work machine that can maintain a constant excavation posture during excavation work without an explicit operation by a driver.
  • the control device is a work machine control device that controls a work machine including a work machine including a bucket, the work machine state specifying unit for specifying the state of the work machine, A control reference specifying unit for specifying a control reference for the work implement, a distance specifying unit for specifying a distance between the work implement and the control reference, and a distance between the work implement and the control reference is less than a bucket control start threshold. And a bucket control unit that generates a control command for driving the bucket so that the state of the work implement is maintained.
  • the work machine includes a work machine including a bucket and the work machine control device according to the above aspect.
  • the work machine control device can keep the bucket angle constant during excavation work without an explicit operation by the driver.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a hydraulic excavator according to a first embodiment. It is a schematic block diagram which shows the structure of the control system of the hydraulic shovel which concerns on 1st Embodiment. It is a figure which shows the example of the attitude
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • a hydraulic excavator 100 will be described as an example of a work machine.
  • the work machine according to another embodiment is not necessarily the hydraulic excavator 100.
  • the excavator 100 includes a work machine 110 that is operated by hydraulic pressure, a vehicle body 120 as an upper swing body that supports the work machine 110, and a travel device 130 as a lower travel body that supports the vehicle body 120.
  • the work machine 110 includes a boom 111, an arm 112, a bucket 113, a boom cylinder 114, an arm cylinder 115, and a bucket cylinder 116.
  • the boom 111 is a column that supports the arm 112 and the bucket 113.
  • the base end portion of the boom 111 is attached to the front portion of the vehicle body 120 via a pin P1.
  • the arm 112 connects the boom 111 and the bucket 113.
  • the proximal end portion of the arm 112 is attached to the distal end portion of the boom 111 via a pin P2.
  • the bucket 113 is a container having a blade for excavating earth and sand.
  • the proximal end portion of the bucket 113 is attached to the distal end portion of the arm 112 via a pin P3.
  • the boom cylinder 114 is a hydraulic cylinder for operating the boom 111.
  • a base end portion of the boom cylinder 114 is attached to the vehicle body 120.
  • the tip of the boom cylinder 114 is attached to the boom 111.
  • the arm cylinder 115 is a hydraulic cylinder for driving the arm 112.
  • a base end portion of the arm cylinder 115 is attached to the boom 111.
  • the tip of the arm cylinder 115 is attached to the arm 112.
  • the bucket cylinder 116 is a hydraulic cylinder for driving the bucket 113.
  • a proximal end portion of the bucket cylinder 116 is attached to the arm 112.
  • the tip of the bucket cylinder 116 is attached to the bucket 113.
  • the vehicle body 120 is provided with a cab 121 in which an operator is boarded.
  • the cab 121 is provided in front of the vehicle body 120 and on the left side of the work machine 110.
  • the front-rear direction is defined as + Y direction and -Y direction
  • the left-right direction is defined as -X direction and + X direction
  • the up-down direction is defined as + Z direction and -Z direction with reference to cab 121.
  • An operation device 1211 for operating the work machine 110 is provided inside the cab 121.
  • the hydraulic oil is supplied to the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116 in accordance with the operation amount of the operating device 1211.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a control system of the hydraulic excavator according to the first embodiment.
  • the excavator 100 includes a stroke detector 117, an operation device 1211, a position detector 122, an azimuth calculator 123, and a tilt detector 124.
  • the stroke detector 117 detects the stroke length of each of the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116. Accordingly, the control device 126 described later can detect the attitude angle of the work implement 110 based on the stroke lengths of the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116. That is, in the first embodiment, the stroke detector 117 is an example of a unit that detects the attitude angle of the work machine 110. On the other hand, in other embodiments, the present invention is not limited to this, and as a means for detecting the attitude angle of the work implement 110, a rotary encoder, a level gauge, etc., instead of the stroke detector 117 or in combination with the stroke detector 117, etc. The angle detector may be used.
  • the operating device 1211 includes a right operating lever 1212 provided on the right side of the cab 121 and a left operating lever 1213 provided on the left side of the cab 121.
  • the operation device 1211 detects the operation amount in the front-rear direction and the left-right direction of the right operation lever 1212 and the operation amount in the front-rear direction and the left-right direction of the left operation lever 1213, and controls the operation signal according to the detected operation amount. It outputs to 126.
  • the operation signal generation method by the operation device 1211 according to the first embodiment is a PPC method.
  • the PPC method is a method in which an operation signal is generated by detecting a pilot hydraulic pressure generated by the operation of the right operation lever 1212 and the left operation lever 1213 by a pressure sensor.
  • the forward operation of the right operation lever 1212 corresponds to a command for the operation of retracting the boom cylinder 114 and lowering the boom 111.
  • the backward operation of the right operation lever 1212 corresponds to a command for extending the boom cylinder 114 and raising the boom 111.
  • the rightward operation of the right operation lever 1212 corresponds to a command for retracting the bucket cylinder 116 and dumping the bucket 113.
  • the leftward operation of the right operation lever 1212 corresponds to a command for extending the bucket cylinder 116 and excavating the bucket 113.
  • the forward operation of the left operation lever 1213 corresponds to a command for extending the arm cylinder 115 and excavating the arm 112.
  • the backward operation of the left operation lever 1213 corresponds to a command for retracting the arm cylinder 115 and dumping the arm 112.
  • the rightward operation of the left operation lever 1213 corresponds to a right turn command of the vehicle body 120.
  • the left operation of the left operation lever 1213 corresponds to a left turn command of the vehicle body 120.
  • the position detector 122 detects the position of the vehicle body 120.
  • the position detector 122 includes a first receiver 1231 that receives a positioning signal from an artificial satellite constituting a GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • the position detector 122 detects the position of the representative point of the vehicle body 120 in the global coordinate system based on the positioning signal received by the first receiver 1231.
  • the global coordinate system is a coordinate system in which a predetermined point on the ground (for example, the position of a GNSS reference station provided at a construction site) is used as a reference point.
  • GNSS Global Positioning System
  • the direction calculator 123 calculates the direction in which the vehicle body 120 faces.
  • the azimuth calculator 123 includes a first receiver 1231 and a second receiver 1232 that receive positioning signals from artificial satellites that constitute the GNSS.
  • the first receiver 1231 and the second receiver 1232 are installed at different positions on the vehicle body 120, respectively.
  • the azimuth calculator 123 uses the positioning signal received by the first receiver 1231 and the positioning signal received by the second receiver 1232 to detect the second receiver 1232 with respect to the detected installation position of the first receiver 1231.
  • the orientation of the vehicle body 120 is calculated as a relationship between the installation positions of the vehicle body 120.
  • the inclination detector 124 measures the acceleration and angular velocity of the vehicle body 120, and based on the measurement result, the inclination of the vehicle body 120 (for example, the pitch representing rotation with respect to the X axis, the yaw representing rotation with respect to the Y axis, and the rotation with respect to the Z axis). Detect role).
  • the inclination detector 124 is installed on the lower surface of the cab 121, for example.
  • an IMU Inertial Measurement Unit
  • the hydraulic device 125 includes a hydraulic oil tank, a hydraulic pump, a flow rate control valve, and an electromagnetic proportional control valve.
  • the hydraulic pump is driven by the power of an engine (not shown) and supplies hydraulic oil to the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116 via a flow rate adjustment valve.
  • the electromagnetic proportional control valve limits the pilot hydraulic pressure supplied from the operating device 1211 based on a control command received from the control device 126.
  • the flow control valve has a rod-shaped spool, and adjusts the flow rate of hydraulic oil supplied to the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116 according to the position of the spool.
  • the spool is driven by a pilot hydraulic pressure adjusted by an electromagnetic proportional control valve.
  • the oil passage connected to the bucket cylinder 116 is provided with an electromagnetic proportional control valve for limiting the source pressure supplied by the hydraulic pump in parallel with the electromagnetic proportional control valve for limiting the pilot hydraulic pressure.
  • the excavator 100 can drive the bucket cylinder 116 according to a higher hydraulic pressure than the pilot hydraulic pressure generated by the operating device 1211.
  • the control device 126 includes a processor 910, a main memory 920, a storage 930, and an interface 940.
  • the storage 930 stores a program for controlling the work machine 110. Examples of the storage 930 include an HDD (Hard Disk Disk Drive), a nonvolatile memory, and the like.
  • the storage 930 may be an internal medium directly connected to the bus of the control device 126, or may be an external medium connected to the control device 126 via the interface 940 or a communication line.
  • the processor 910 reads a program from the storage 930, expands it in the main memory 920, and executes processing according to the program.
  • the processor 910 secures a storage area in the main memory 920 according to the program.
  • the interface 940 is connected to the stroke detector 117, the operation device 1211, the position detector 122, the direction calculator 123, the inclination detector 124, the electromagnetic proportional control valve of the hydraulic device 125, and other peripheral devices, and exchanges signals. Do.
  • the program may be for realizing a part of the function to be exhibited by the control device 126.
  • the program may exhibit a function by a combination with another program already stored in the storage 930 or a combination with another program installed in another device.
  • the control device 126 by executing the program, detects the position detected by the position detector 122, the direction detected by the direction calculator 123, the inclination angle of the vehicle body 120 detected by the inclination detector 124, and the stroke detected by the stroke detector 117. Based on the length, the position of the bucket 113 is specified.
  • the control device 126 outputs a control command for the boom cylinder 114 and a control command for the bucket cylinder 116 to the electromagnetic proportional control valve of the hydraulic device 125 based on the specified position of the bucket 113 and the operation amount of the operation device 1211.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the posture of the work machine 110.
  • the control device 126 calculates the attitude of the work implement 110 and generates a control command for the work implement 110 based on the attitude. Specifically, the control device 126 calculates the posture angle ⁇ of the boom 111, the posture angle ⁇ of the arm 112, the posture angle ⁇ of the bucket 113, and the position of the contour point of the bucket 113 as the posture of the work implement 110.
  • the posture angle ⁇ of the boom 111 is represented by an angle formed by a half line extending from the pin P1 in the upward direction (+ Z direction) of the vehicle body 120 and a half line extending from the pin P1 to the pin P2. Note that the upward direction of the vehicle body 120 does not necessarily coincide with the vertical upward direction due to the inclination (pitch angle) ⁇ of the vehicle body 120.
  • the posture angle ⁇ of the arm 112 is represented by an angle formed by a half line extending from the pin P1 to the pin P2 and a half line extending from the pin P2 to the pin P3.
  • the posture angle ⁇ of the bucket 113 is represented by an angle formed by a half straight line extending from the pin P2 to the pin P3 and a half straight line extending from the pin P3 to the cutting edge E of the bucket 113.
  • the sum of the posture angle ⁇ of the boom 111, the posture angle ⁇ of the arm 112, and the posture angle ⁇ of the bucket 113 is referred to as a posture angle ⁇ of the work machine 110.
  • the posture angle ⁇ of the work machine 110 is equal to an angle formed by a half line extending from the pin P3 in the upward direction (+ Z direction) of the vehicle body 120 and a half line extending from the pin P3 to the cutting edge E of the bucket 113.
  • the positions of the contour points of the bucket 113 are the dimension L1 of the boom 111, the dimension L2 of the arm 112, the dimension L3 of the bucket 113, the attitude angle ⁇ of the boom 111, the attitude angle ⁇ of the arm 112, the attitude angle ⁇ of the bucket 113, and the bucket 113.
  • a dimension L1 of the boom 111 is a distance from the pin P1 to the pin P2.
  • a dimension L2 of the arm 112 is a distance from the pin P2 to the pin P3.
  • a dimension L3 of the bucket 113 is a distance from the pin P3 to the cutting edge E.
  • the positional relationship between the representative point O and the pin P1 is represented by, for example, the X coordinate position, the Y coordinate position, and the Z coordinate position of the pin P1 with the representative point O as a reference.
  • the positional relationship between the representative point O and the pin P1 is, for example, the distance from the representative point O to the pin P1, the inclination in the X-axis direction of the half line extending from the representative point O to the pin P1, and the representative point O to the pin P1. You may represent by the inclination of the Y-axis direction of the extending half straight line.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the hydraulic shovel control device according to the first embodiment.
  • the control device 126 includes a work machine information storage unit 200, an operation amount acquisition unit 201, a detection information acquisition unit 202, a posture specification unit 203, a target construction data storage unit 204, a target construction line specification unit 205, a distance specification unit 206, a target speed.
  • a determination unit 207, a work machine control unit 208, a bucket control unit 209, and a control command output unit 210 are provided.
  • the work machine information storage unit 200 stores the dimension L1 of the boom 111, the dimension L2 of the arm 112, the dimension L3 of the bucket 113, the contour shape of the bucket 113, and the positional relationship between the position of the representative point O of the vehicle body 120 and the pin P1. To do.
  • the operation amount acquisition unit 201 acquires an operation signal indicating the operation amount (pilot hydraulic pressure or electric lever angle) from the operation device 1211. Specifically, the operation amount acquisition unit 201 acquires an operation amount related to the boom 111, an operation amount related to the arm 112, an operation amount related to the bucket 113, and an operation amount related to turning.
  • the detection information acquisition unit 202 acquires information detected by each of the position detector 122, the azimuth calculator 123, the inclination detector 124, and the stroke detector 117. Specifically, the detection information acquisition unit 202 includes position information of the vehicle body 120 in the global coordinate system, an orientation in which the vehicle body 120 faces, a tilt of the vehicle body 120, a stroke length of the boom cylinder 114, a stroke length of the arm cylinder 115, and a bucket cylinder. The stroke length of 116 is acquired.
  • the posture specifying unit 203 specifies the posture angle ⁇ that is the state of the work machine 110 based on the information acquired by the detection information acquisition unit 202. Specifically, the posture specifying unit 203 specifies the posture angle ⁇ of the work implement 110 according to the following procedure. The posture specifying unit 203 calculates the posture angle ⁇ of the boom 111 from the stroke length of the boom cylinder 114. The posture specifying unit 203 calculates the posture angle ⁇ of the arm 112 from the stroke length of the arm cylinder 115. The posture specifying unit 203 calculates the posture angle ⁇ of the bucket 113 from the stroke length of the bucket cylinder 116.
  • the posture specifying unit 203 uses a global coordinate system for a plurality of contour points of the bucket 113 based on the calculated posture angle, information acquired by the detection information acquisition unit 202, and information stored in the work machine information storage unit 200. Identify the location.
  • the contour points of the bucket 113 include a plurality of points in the width direction (X direction) at the cutting edge E of the bucket 113 and a plurality of points in the width direction on the bottom plate.
  • the posture specifying unit 203 includes a posture angle ⁇ of the boom 111, a posture angle ⁇ of the arm 112, a posture angle ⁇ of the bucket 113, a dimension L1 of the boom 111, a dimension L2 of the arm 112, a dimension L3 of the bucket 113, From the contour shape of the bucket 113, the positional relationship between the representative point O and the pin P1, the position of the representative point O of the vehicle body 120, the direction in which the vehicle body 120 faces, and the inclination ⁇ of the vehicle body 120, the contour point of the bucket 113 in the global coordinate system Identify the location.
  • the posture specifying unit 203 is an example of a work machine state specifying unit that specifies the state of the work machine 110.
  • the target construction data storage unit 204 stores target construction data representing the target shape of the excavation target at the construction site.
  • the target construction data is three-dimensional data represented in a global coordinate system, and is three-dimensional terrain data composed of a plurality of triangular polygons representing the target construction surface.
  • the target construction data is stored in the target construction data storage unit 204 by being read from an external storage medium or received from an external server via a network.
  • the target construction line specifying unit 205 specifies the target construction line based on the target construction data stored in the target construction data storage unit 204 and the position of the contour point of the bucket 113 specified by the posture specifying unit 203.
  • the target construction line is represented by an intersection line between the drive surface of the bucket 113 (a surface passing through the bucket 113 and orthogonal to the X axis) and the target construction data.
  • the target construction line identification unit 205 identifies the target construction line in the following procedure.
  • the target construction line specifying unit 205 specifies the lowest position (the lowest height) of the contour points of the bucket 113 corresponding to the reference position of the work machine 110.
  • the target construction line identification unit 205 identifies a target construction surface located vertically below the identified contour point.
  • the target construction surface defined by the target construction line identification unit 205 may be a method of identifying the target construction surface located at the shortest distance from the bucket 113.
  • the reference of the work machine 110 in this case is not limited to the outline of the bucket 113 and may be arbitrarily specified on the work machine 110.
  • the target construction line specifying unit 205 calculates an intersection line between the drive surface of the bucket 113 passing through the specified contour point and the target construction surface and the target construction data as the target construction line.
  • the target construction line calculated by the target construction line specifying unit 205 may be defined not only as a line segment but also by a terrain shape having a width.
  • the target construction line specifying unit 205 is an example of a control reference specifying unit that specifies the control reference of the work machine 110.
  • the distance specifying unit 206 specifies the distance between the bucket 113 and the target construction line (excavation target position).
  • the target speed determination unit 207 determines the target speed of the boom 111 based on the operation amount in the front-rear direction of the right operation lever 1212 acquired by the operation amount acquisition unit 201.
  • the target speed determination unit 207 determines the target speed of the arm 112 based on the operation amount in the front-rear direction of the left operation lever 1213 acquired by the operation amount acquisition unit 201.
  • the target speed determination unit 207 determines the target speed of the bucket 113 based on the operation amount in the left-right direction of the right operation lever 1212 acquired by the operation amount acquisition unit 201.
  • the work machine control unit 208 performs work machine control for controlling the work machine 110 so that the bucket 113 does not enter below the target construction line based on the distance specified by the distance specifying unit 206.
  • the work machine control according to the first embodiment is a control for determining the speed limit of the boom 111 so as to prevent the bucket 113 from entering below the target construction line and generating a control command for the boom 111.
  • the work implement control unit 208 determines the speed limit in the vertical direction of the boom 111 based on the speed limit table indicating the relationship between the distance between the bucket 113 and the excavation target position and the speed limit of the work implement 110. To do.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the speed limit table.
  • the speed limit table when the distance between the bucket 113 and the excavation target position is 0, the speed of the vertical component of the work machine 110 becomes 0.
  • the speed limit table when the lowest point of the bucket 113 is located above the target construction line, the distance between the bucket 113 and the excavation target position is represented as a positive value.
  • the distance between the bucket 113 and the excavation target position is expressed as a negative value.
  • the speed when the bucket 113 is moved upward is expressed as a positive value.
  • the speed limit of the work machine 110 is defined based on the distance between the bucket 113 and the target construction line.
  • the absolute value of the speed limit of the work implement 110 is greater than the maximum target speed of the work implement 110. That is, when the distance between the bucket 113 and the excavation target position is equal to or greater than the work implement control threshold th, the absolute value of the target speed of the work implement 110 is always smaller than the absolute value of the speed limit, so the boom 111 is always at the target speed. To drive.
  • the work machine control unit 208 calculates the vertical component of the target speed of the arm 112 from the speed limit. By subtracting the vertical component of the target speed of the bucket 113, the vertical speed limit of the boom 111 is calculated. The work machine control unit 208 calculates the speed limit of the boom 111 from the speed limit of the boom 111 in the vertical direction.
  • the bucket control unit 209 starts bucket control for controlling the bucket 113 so that the posture angle ⁇ of the work implement 110 becomes a constant angle when the bucket control start condition is satisfied.
  • the bucket control unit 209 determines the control speed of the bucket 113 based on the speeds of the boom 111 and the arm 112. The speeds of the boom 111 and the arm 112 are obtained from the stroke length per unit time detected by the stroke detector 117.
  • the distance between the bucket 113 and the excavation target position is less than the bucket control start threshold, and the operation amount related to the bucket corresponds to a predetermined threshold (play of the operation device 1211).
  • the angle is less than the angle) and the work implement control is being executed.
  • the bucket control unit 209 ends the bucket control when the bucket control end condition is satisfied.
  • the bucket control end condition according to the first embodiment is that the distance between the bucket 113 and the excavation target position is not less than the bucket control end threshold, or the operation amount related to the bucket is not less than a predetermined threshold, or the work implement control is performed. It is a condition that it is not executed.
  • the bucket control start threshold is a value smaller than the bucket control end threshold.
  • the bucket control start threshold is a value less than or equal to the work implement control threshold th. Note that the bucket control unit 209 does not perform bucket control when work implement control is not performed due to an operator's operation or the like.
  • the control command output unit 210 outputs the control command for the boom 111 generated by the work implement control unit 208 to the electromagnetic proportional control valve of the hydraulic device 125.
  • the control command output unit 210 outputs the control command for the bucket 113 generated by the bucket control unit 209 to the electromagnetic proportional control valve of the hydraulic device 125.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control device according to the first embodiment.
  • the control device 126 executes the following control for each predetermined control cycle.
  • the operation amount acquisition unit 201 acquires the operation amount related to the boom 111, the operation amount related to the arm 112, the operation amount related to the bucket 113, and the operation amount related to turning from the operation device 1211 (step S1).
  • the detection information acquisition unit 202 acquires information detected by each of the position detector 122, the azimuth calculator 123, the inclination detector 124, and the stroke detector 117 (step S2).
  • the posture specifying unit 203 calculates the posture angle ⁇ of the boom 111, the posture angle ⁇ of the arm 112, and the posture angle ⁇ of the bucket 113 from the stroke length of each hydraulic cylinder (step S3).
  • the posture specifying unit 203 calculates the calculated posture angles ⁇ , ⁇ , and ⁇ , the dimension L1 of the arm 112, the dimension L2 of the bucket 113, the dimension L3 of the boom 111, and the shape of the boom 111 stored in the work machine information storage unit 200.
  • the position of the contour point of the bucket 113 in the global coordinate system is calculated (step S4).
  • the target construction line specifying unit 205 specifies the contour point of the bucket 113 that has the lowest position in the global coordinate system (step S5).
  • the target construction line identification unit 205 identifies a target construction surface that is located vertically below the identified contour point (step S6).
  • the target construction line specifying unit 205 calculates an intersection line between the drive surface of the bucket 113 passing through the specified contour point and the target construction surface and the target construction data as a target construction line (step S7).
  • the distance specifying unit 206 specifies the distance between the bucket 113 and the excavation target position (step S8).
  • the target speed determination unit 207 calculates the target speeds of the boom 111, the arm 112, and the bucket 113 based on the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 201 in step S1 (step S9).
  • the work implement control unit 208 specifies the speed limit of the work implement 110 associated with the distance between the bucket 113 specified by the distance specifying unit 206 and the excavation target position according to the table shown in FIG. 5 (step S10).
  • work implement control unit 208 calculates the speed limit of boom 111 based on the target speed of arm 112 and bucket 113 and the speed limit of work equipment 110 (step S11).
  • the work implement control unit 208 generates a control command for the boom 111 and a control command for the bucket 113 based on the speed limit of the boom 111 generated by the work implement control unit 208 (step S12).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the bucket control process according to the first embodiment.
  • the bucket control unit 209 is in a state where the state of the excavator 100 does not satisfy the bucket control start condition based on the distance specified by the distance specifying unit 206 in step S8 and the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 201 in step S1. It is then determined whether or not the state has been changed to a state satisfying the condition (step S31).
  • the bucket control unit 209 When the state of the excavator 100 transitions from a state that does not satisfy the bucket control start condition to a state that satisfies the condition (step S31: YES), the bucket control unit 209 enables the bucket control (step S32). That is, the bucket control unit 209 determines the control speed of the bucket 113 so as to maintain the posture angle ⁇ of the work implement 110 after the bucket control start condition is satisfied.
  • the bucket control unit 209 determines that the state of the hydraulic excavator 100 is bucket control. It is determined whether or not the state that does not satisfy the end condition is changed to a state that satisfies the condition (step S33).
  • the bucket control unit 209 invalidates the bucket control (step S34). That is, the bucket control unit 209 does not determine the control speed of the bucket 113 after the bucket control end condition is satisfied.
  • step S33: NO When bucket control is enabled, when bucket control is disabled, or when there is no transition from insufficient bucket control start condition to satisfaction and from insufficient bucket control end condition to satisfaction (step S33: NO), The bucket control unit 209 determines whether or not the bucket control is valid (step S35). When the bucket control is invalid (step S35: NO), the bucket control unit 209 ends the bucket control process without calculating the control speed of the bucket 113. On the other hand, when the bucket control is effective (step S35: YES), the bucket control unit 209 changes the posture angle change amount ⁇ of the boom 111 and the posture angle of the arm 112 based on the speed of the boom 111 and the arm 112. The amount ⁇ is calculated (step S36).
  • the bucket control unit 209 calculates a change amount ⁇ of the posture angle of the bucket 113 by obtaining a reciprocal of the sum of the change amount ⁇ and the change amount ⁇ (step S37).
  • the bucket control unit 209 calculates the control speed of the bucket 113 by converting the amount of change ⁇ into a speed (step S38).
  • the bucket control unit 209 generates a control command for the bucket 113 based on the control speed of the bucket 113 (step S39), and ends the bucket control process.
  • control command output unit 210 When the control device 126 finishes the bucket control process, the control command output unit 210 outputs the control command for the boom 111 generated by the work implement control unit 208 and the control command for the bucket 113 generated by the bucket control unit 209 to the hydraulic device 125. Is output to the electromagnetic proportional control valve (step S14).
  • the hydraulic device 125 drives the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116. Note that if the bucket control unit 209 does not calculate the control speed of the bucket 113 because the bucket control is disabled, the control command for the bucket 113 is not output to the electromagnetic proportional control valve. In this case, the hydraulic device 125 drives the bucket cylinder 116 based on the pilot hydraulic pressure generated by the operating device 1211.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the behavior of the excavator 100 according to the first embodiment.
  • the control device 126 determines that the angle of the bucket 113 is a constant angle.
  • the bucket 113 is controlled so as to become (bucket control is performed). For example, as shown in FIG. 8, when the operator performs an operation of driving the arm 112 in the excavation direction from time T0 to time T4, the distance between the lowest position of the bucket 113 and the target construction line is equal to or greater than the bucket control start threshold.
  • the attitude angle of the work machine 110 is not controlled. That is, the boom 111 is controlled from time T1 to time T2.
  • time T2 and time T4 when the distance between the lowest position of the bucket 113 and the target construction line is less than the bucket control start threshold control on the boom 111 and control on the bucket 113 are performed.
  • the control device 126 can keep the bucket angle constant during excavation work by performing bucket control when the bucket 113 is sufficiently close to the target construction line, without an explicit operation by the operator.
  • the control device 126 controls the work machine control for controlling the boom 111 so that the bucket 113 does not enter below the target construction line, and the angle of the bucket 113 is a constant angle. Bucket control for controlling the bucket 113 is performed. That is, the control device 126 controls the height of the work implement 110 with the boom 111 and controls the posture of the work implement 110 with the bucket 113 without intervening in the operation of the arm 112 where the operator's intention to excavate strongly appears. As a result, the control device 126 can achieve both excavation height control and angle control without impairing the operator's operational feeling.
  • the attitude control of the work machine disclosed in Patent Document 2 when a disturbance such as contact with a rock occurs during excavation work, for example, when the control command is unexpected, it becomes impossible to cope with it. There is.
  • the hydraulic excavator 100 according to another embodiment may not have a work implement working function. Moreover, the hydraulic excavator 100 according to another embodiment may intervene in the behavior of the arm 112 in the work machine control.
  • the bucket control start threshold is set to a value equal to or less than the work implement control threshold th at which intervention to the behavior of the boom 111 is performed by the work implement control. That is, the bucket control is not executed while the boom 111 is not intervened. In a range where the work implement control is not executed, there is a high possibility that the operator intends the rough excavation, and a low possibility that the operator intends the final excavation. Therefore, when the bucket control start threshold is equal to or less than the work implement control threshold th, the control device 126 can prevent the angle of the bucket 113 from being controlled unnecessarily.
  • the bucket control threshold may be larger than the work implement control threshold th.
  • the control device 126 has a case where the operation amount related to the operation of the bucket 113 is less than a predetermined threshold value, and the distance between the bucket 113 and the excavation target position is less than the bucket control threshold value.
  • bucket control may be executed.
  • the control device 126 can prevent the angle of the bucket 113 from being unnecessarily controlled by performing the bucket control when the operation amount related to the operation of the bucket 113 is small.
  • the generation method of the operation signal by the operation device 1211 according to the first embodiment is the PPC method, but is not limited thereto, and may be, for example, an electric lever method.
  • the electric lever method is a method of generating an operation signal by detecting operation angles of the right operation lever 1212 and the left operation lever 1213 with a potentiometer.
  • the control device 126 generates control commands for the boom 111, the arm 112, and the bucket 113 based on the target speed for the boom 111, the arm 112, and the bucket 113, the speed limit for the boom 111, and the control speed for the bucket 113, respectively.
  • the electromagnetic proportional control valve is controlled.
  • the control device 126 controls the vehicle body 120 and the work implement 110 based on position information in the global coordinate system, but is not limited thereto.
  • the control device 126 according to another embodiment converts the position information of the global coordinate system into a local coordinate system based on the position of the vehicle body 120, and the vehicle body 120 and the work implement 110 based on the position information of the local coordinate system. May be controlled.
  • the control device 126 controls the bucket 113 so as to keep the posture angle ⁇ of the work implement 110 constant as maintaining the state of the work implement 110 in the bucket control, but is not limited thereto. Absent.
  • the bucket 113 may be controlled to make the angle of the bucket 113 with respect to the target construction line in the global coordinate system of the work machine 110 constant.
  • a method for obtaining the posture angle of the work machine 110 in the global coordinate system there are a method of adding the pitch angle ⁇ to the posture angle ⁇ , and a method of installing an inclination sensor in the bucket 113.
  • the bucket control start condition according to the first embodiment includes that the distance between the bucket 113 and the excavation target position is less than the bucket control start threshold, but is not limited to this. What is necessary is just to include that the relationship between the state and the control standard of the work implement satisfies a predetermined relationship.
  • the bucket control start condition according to another embodiment may include that the distance between the bucket 113 and the ground surface is less than the bucket control start threshold. In this case, the ground surface is an example of a control standard.
  • the control device 126 calculates the control speed of the bucket 113 based on the speeds of the boom 111 and the arm 112, but is not limited thereto.
  • the control device 126 may calculate the control speed of the bucket 113 based on the target speed of the boom 111 and the arm 112 and the speed limit of the boom 111.
  • the control device 126 stores the posture angle ⁇ of the work machine 110 when the bucket control start condition is satisfied, calculates the posture angle ⁇ after the unit time has elapsed, and the unit time has elapsed.
  • the control speed of the bucket 113 may be calculated so that the subsequent posture angle ⁇ matches the stored posture angle ⁇ .
  • the control device 126 is not limited to a hydraulic excavator and can be applied to any work machine including a work machine.
  • control device can keep the bucket angle constant during excavation work without an explicit operation by the driver.

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Abstract

作業機制御装置は、作業機状態特定部、制御基準特定部、距離特定部、バケット制御部を備える。作業機状態特定部は、作業機の状態を特定する。制御基準特定部は、作業機の制御基準を特定する。距離特定部は、作業機と制御基準との距離を特定する。バケット制御部は、作業機と制御基準との距離がバケット制御開始閾値未満である場合に、作業機の状態が維持されるようにバケットを駆動させる制御指令を生成する。

Description

作業機制御装置および作業機械
　本発明は、作業機制御装置および作業機械に関する。
　特許文献１に開示されているように、作業機械が備えるバケットが、掘削対象の目標形状を示す設計面より先に侵入しないように作業機を制御する技術が知られている。また、特許文献２に開示されているように、直線掘削を行うためにバケットの角度を一定に保つ技術が知られている。
特許第５６５４１４４号公報 特開平３－６６８３８号公報
　特許文献１に記載の技術により、バケットが設計面より先に侵入しないように制御する場合、オペレータは、設計面の仕上げ掘削をするときに、操作装置を操作してバケットの角度を適切な角度に制御する必要がある。また、特許文献２に記載の技術によりバケットの角度を一定に保つことができるが、バケットの角度を一定に保つためにスイッチ操作が必要となる。
　本発明の態様は、運転者による明示の操作なしに、掘削作業時に掘削姿勢を一定に保つことができる作業機制御装置および作業機械を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様によれば、制御装置は、バケットを含む作業機を備える作業機械を制御する作業機制御装置であって、前記作業機の状態を特定する作業機状態特定部と、前記作業機の制御基準を特定する制御基準特定部と、前記作業機と前記制御基準との距離を特定する距離特定部と、前記作業機と前記制御基準との距離がバケット制御開始閾値未満である場合に、前記作業機の状態が維持されるように前記バケットを駆動させる制御指令を生成するバケット制御部とを備える。
　本発明の第２の態様によれば、作業機械は、バケットを含む作業機と、上記態様に係る作業機制御装置とを備える。
　上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、作業機制御装置は、運転者による明示の操作なしに、掘削作業時にバケットの角度を一定に保つことができる。
第１の実施形態に係る油圧ショベルの構成を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る油圧ショベルの制御系の構成を示す概略ブロック図である。 作業機の姿勢の例を示す図である。 第１の実施形態に係る油圧ショベルの制御装置の構成を示すブロック図である。 制限速度テーブルの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るバケット制御判定処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る油圧ショベルの挙動の例を示す図である。
〈第１の実施形態〉
　以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。
《油圧ショベル》
　図１は、第１の実施形態に係る油圧ショベルの構成を示す斜視図である。第１の実施形態では、作業機械の一例として油圧ショベル１００について説明する。なお、他の実施形態に係る作業機械は、必ずしも油圧ショベル１００でなくてもよい。
　油圧ショベル１００は、油圧により作動する作業機１１０と、作業機１１０を支持する上部旋回体としての車体１２０と、車体１２０を支持する下部走行体としての走行装置１３０とを備える。
　作業機１１０は、ブーム１１１と、アーム１１２と、バケット１１３と、ブームシリンダ１１４と、アームシリンダ１１５と、バケットシリンダ１１６とを備える。
　ブーム１１１は、アーム１１２およびバケット１１３を支える支柱である。ブーム１１１の基端部は、車体１２０の前部にピンＰ１を介して取り付けられる。
　アーム１１２は、ブーム１１１とバケット１１３とを連結する。アーム１１２の基端部は、ブーム１１１の先端部にピンＰ２を介して取り付けられる。
　バケット１１３は、土砂などを掘削するための刃を有する容器である。バケット１１３の基端部は、アーム１１２の先端部にピンＰ３を介して取り付けられる。
　ブームシリンダ１１４は、ブーム１１１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１１４の基端部は、車体１２０に取り付けられる。ブームシリンダ１１４の先端部は、ブーム１１１に取り付けられる。
　アームシリンダ１１５は、アーム１１２を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ１１５の基端部は、ブーム１１１に取り付けられる。アームシリンダ１１５の先端部は、アーム１１２に取り付けられる。
　バケットシリンダ１１６は、バケット１１３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１１６の基端部は、アーム１１２に取り付けられる。バケットシリンダ１１６の先端部は、バケット１１３に取り付けられる。
　車体１２０には、オペレータが搭乗する運転室１２１が備えられる。運転室１２１は、車体１２０の前方かつ作業機１１０の左側に備えられる。第１の実施形態においては、運転室１２１を基準として前後方向を＋Ｙ方向および－Ｙ方向、左右方向を－Ｘ方向および＋Ｘ方向、上下方向を＋Ｚ方向および－Ｚ方向と定義する。
　運転室１２１の内部には、作業機１１０を操作するための操作装置１２１１が設けられる。操作装置１２１１の操作量に応じて、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６に作動油が供給される。
《油圧ショベルの制御系》
　図２は、第１の実施形態に係る油圧ショベルの制御系の構成を示す概略ブロック図である。
　油圧ショベル１００は、ストローク検出器１１７、操作装置１２１１、位置検出器１２２、方位演算器１２３、傾斜検出器１２４を備える。
　ストローク検出器１１７は、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６のそれぞれのストローク長を検出する。これにより、後述する制御装置１２６は、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６のそれぞれのストローク長に基づいて作業機１１０の姿勢角を検出することができる。つまり、第１の実施形態においてストローク検出器１１７は、作業機１１０の姿勢角を検出する手段の一例である。他方、他の実施形態においては、これに限られず、作業機１１０の姿勢角を検出する手段として、ストローク検出器１１７に代えて、またはストローク検出器１１７と併用して、ロータリーエンコーダや水平器等の角度検出器を用いてもよい。
　操作装置１２１１は、運転室１２１の右側に設けられる右側操作レバー１２１２と運転室１２１の左側に設けられる左側操作レバー１２１３とを備える。操作装置１２１１は、右側操作レバー１２１２の前後方向および左右方向の操作量、ならびに左側操作レバー１２１３の前後方向および左右方向の操作量を検出し、検出された操作量に応じた操作信号を制御装置１２６に出力する。第１の実施形態に係る操作装置１２１１による操作信号の生成方式は、ＰＰＣ方式である。ＰＰＣ方式とは、右側操作レバー１２１２および左側操作レバー１２１３の操作によって生成されるパイロット油圧を圧力センサにより検出し、操作信号を生成する方式である。
　具体的には、右側操作レバー１２１２の前方向の操作は、ブームシリンダ１１４の縮退、ブーム１１１の下げの動作の指令に対応する。右側操作レバー１２１２の後方向の操作は、ブームシリンダ１１４の伸長、ブーム１１１の上げの動作の指令に対応する。右側操作レバー１２１２の右方向の操作は、バケットシリンダ１１６の縮退、バケット１１３のダンプの指令に対応する。右側操作レバー１２１２の左方向の操作は、バケットシリンダ１１６の伸長、バケット１１３の掘削の指令に対応する。左側操作レバー１２１３の前方向の操作は、アームシリンダ１１５の伸長、アーム１１２の掘削の指令に対応する。左側操作レバー１２１３の後方向の操作は、アームシリンダ１１５の縮退、アーム１１２のダンプの指令に対応する。左側操作レバー１２１３の右方向の操作は、車体１２０の右旋回の指令に対応する。左側操作レバー１２１３の左方向の操作は、車体１２０の左旋回の指令に対応する。
　位置検出器１２２は、車体１２０の位置を検出する。位置検出器１２２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を構成する人工衛星から測位信号を受信する第１受信器１２３１を備える。位置検出器１２２は、第１受信器１２３１が受信した測位信号に基づいて、グローバル座標系における車体１２０の代表点の位置を検出する。グローバル座標系とは、地上の所定の点（例えば、施工現場に設けられたＧＮＳＳ基準局の位置）を基準点とした座標系である。ＧＮＳＳの例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が挙げられる。
　方位演算器１２３は、車体１２０が向く方位を演算する。方位演算器１２３は、ＧＮＳＳを構成する人工衛星から測位信号を受信する第１受信器１２３１および第２受信器１２３２を備える。第１受信器１２３１および第２受信器１２３２は、それぞれ車体１２０の異なる位置に設置される。方位演算器１２３は、第１受信器１２３１が受信した測位信号と、第２受信器１２３２が受信した測位信号とを用いて、検出された第１受信器１２３１の設置位置に対する第２受信器１２３２の設置位置の関係として、車体１２０の方位を演算する。
　傾斜検出器１２４は、車体１２０の加速度および角速度を計測し、計測結果に基づいて車体１２０の傾き（例えば、Ｘ軸に対する回転を表すピッチ、Ｙ軸に対する回転を表すヨー、およびＺ軸に対する回転を表すロール）を検出する。傾斜検出器１２４は、例えば運転室１２１の下面に設置される。傾斜検出器１２４は、例えば、慣性計測装置としてのＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）を用いることができる。
　油圧装置１２５は、作動油タンク、油圧ポンプ、流量制御弁、および電磁比例制御弁を備える。油圧ポンプは、図示しないエンジンの動力で駆動し、流量調整弁を介してブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６に作動油を供給する。電磁比例制御弁は、制御装置１２６から受信する制御指令に基づいて、操作装置１２１１から供給されるパイロット油圧を制限する。流量制御弁はロッド状のスプールを有し、スプールの位置によってブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６に供給する作動油の流量を調整する。スプールは、電磁比例制御弁にて調整されたパイロット油圧によって駆動される。バケットシリンダ１１６に接続する油路には、パイロット油圧を制限する電磁比例制御弁と並列に、油圧ポンプが供給する元圧を制限する電磁比例制御弁が設けられる。これにより、油圧ショベル１００は、操作装置１２１１によって生成されるパイロット油圧より高い油圧に従ってバケットシリンダ１１６を駆動することができる。
　制御装置１２６は、プロセッサ９１０、メインメモリ９２０、ストレージ９３０、インタフェース９４０を備える。
　ストレージ９３０には、作業機１１０を制御するためのプログラムが記憶されている。ストレージ９３０の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、不揮発性メモリ等が挙げられる。ストレージ９３０は、制御装置１２６のバス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９４０または通信回線を介して制御装置１２６に接続される外部メディアであってもよい。
　プロセッサ９１０は、ストレージ９３０からプログラムを読み出してメインメモリ９２０に展開し、プログラムに従って処理を実行する。またプロセッサ９１０は、プログラムに従ってメインメモリ９２０に記憶領域を確保する。インタフェース９４０は、ストローク検出器１１７、操作装置１２１１、位置検出器１２２、方位演算器１２３、傾斜検出器１２４、油圧装置１２５の電磁比例制御弁、およびその他の周辺機器と接続され、信号の授受を行う。
　
　プログラムは、制御装置１２６に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ９３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。
　制御装置１２６は、プログラムの実行により、位置検出器１２２が検出した位置、方位演算器１２３が検出した方位、傾斜検出器１２４が検出した車体１２０の傾斜角、およびストローク検出器１１７が検出したストローク長に基づいて、バケット１１３の位置を特定する。また、制御装置１２６は、特定したバケット１１３の位置および操作装置１２１１の操作量に基づいて、油圧装置１２５の電磁比例制御弁にブームシリンダ１１４の制御指令およびバケットシリンダ１１６の制御指令を出力する。
《作業機の姿勢》
　図３は、作業機１１０の姿勢の例を示す図である。
　制御装置１２６は、作業機１１０の姿勢を算出し、その姿勢に基づいて作業機１１０の制御指令を生成する。具体的には、制御装置１２６は、作業機１１０の姿勢として、ブーム１１１の姿勢角α、アーム１１２の姿勢角β、バケット１１３の姿勢角γ、およびバケット１１３の輪郭点の位置を算出する。
　ブーム１１１の姿勢角αは、ピンＰ１から車体１２０の上方向（＋Ｚ方向）に伸びる半直線と、ピンＰ１からピンＰ２へ伸びる半直線とがなす角によって表される。なお、車体１２０の傾き（ピッチ角）θによって、車体１２０の上方向と鉛直上方向は必ずしも一致しない。
　アーム１１２の姿勢角βは、ピンＰ１からピンＰ２へ伸びる半直線と、ピンＰ２からピンＰ３へ伸びる半直線とがなす角によって表される。
　バケット１１３の姿勢角γは、ピンＰ２からピンＰ３へ伸びる半直線と、ピンＰ３からバケット１１３の刃先Ｅへ伸びる半直線とがなす角によって表される。
　ここで、ブーム１１１の姿勢角α、アーム１１２の姿勢角β、およびバケット１１３の姿勢角γの和を、作業機１１０の姿勢角ηとよぶ。作業機１１０の姿勢角ηは、ピンＰ３から車体１２０の上方向（＋Ｚ方向）に伸びる半直線と、ピンＰ３からバケット１１３の刃先Ｅへ伸びる半直線とがなす角に等しい。
　バケット１１３の輪郭点の位置は、ブーム１１１の寸法Ｌ１、アーム１１２の寸法Ｌ２、バケット１１３の寸法Ｌ３、ブーム１１１の姿勢角α、アーム１１２の姿勢角β、バケット１１３の姿勢角γ、バケット１１３の輪郭形状、車体１２０の代表点Ｏの位置、および代表点ＯとピンＰ１との位置関係から求められる。ブーム１１１の寸法Ｌ１は、ピンＰ１からピンＰ２までの距離である。アーム１１２の寸法Ｌ２は、ピンＰ２からピンＰ３までの距離である。バケット１１３の寸法Ｌ３は、ピンＰ３から刃先Ｅまでの距離である。代表点ＯとピンＰ１との位置関係は、例えば、代表点Ｏを基準としたピンＰ１のＸ座標位置、Ｙ座標位置、およびＺ座標位置によって表される。また代表点ＯとピンＰ１との位置関係は、例えば、代表点ＯからピンＰ１までの距離、代表点ＯからピンＰ１へ伸びる半直線のＸ軸方向の傾き、および代表点ＯからピンＰ１へ伸びる半直線のＹ軸方向の傾きによって表されてもよい。
《油圧ショベルの制御装置》
　図４は、第１の実施形態に係る油圧ショベルの制御装置の構成を示すブロック図である。
　制御装置１２６は、作業機械情報記憶部２００、操作量取得部２０１、検出情報取得部２０２、姿勢特定部２０３、目標施工データ記憶部２０４、目標施工線特定部２０５、距離特定部２０６、目標速度決定部２０７、作業機制御部２０８、バケット制御部２０９、制御指令出力部２１０を備える。
　作業機械情報記憶部２００は、ブーム１１１の寸法Ｌ１、アーム１１２の寸法Ｌ２、バケット１１３の寸法Ｌ３、バケット１１３の輪郭形状、および車体１２０の代表点Ｏの位置とピンＰ１との位置関係を記憶する。
　操作量取得部２０１は、操作装置１２１１から操作量（パイロット油圧または電気レバーの角度）を示す操作信号を取得する。具体的には、操作量取得部２０１は、ブーム１１１に係る操作量、アーム１１２に係る操作量、バケット１１３に係る操作量、および旋回に係る操作量を取得する。
　検出情報取得部２０２は、位置検出器１２２、方位演算器１２３、傾斜検出器１２４、ストローク検出器１１７のそれぞれが検出した情報を取得する。具体的には、検出情報取得部２０２は、車体１２０のグローバル座標系における位置情報、車体１２０が向く方位、車体１２０の傾き、ブームシリンダ１１４のストローク長、アームシリンダ１１５のストローク長、およびバケットシリンダ１１６のストローク長を取得する。
　姿勢特定部２０３は、検出情報取得部２０２が取得した情報に基づいて、作業機１１０の状態である姿勢角ηを特定する。具体的には、姿勢特定部２０３は、以下の手順で作業機１１０の姿勢角ηを特定する。姿勢特定部２０３は、ブームシリンダ１１４のストローク長から、ブーム１１１の姿勢角αを算出する。姿勢特定部２０３は、アームシリンダ１１５のストローク長から、アーム１１２の姿勢角βを算出する。姿勢特定部２０３は、バケットシリンダ１１６のストローク長から、バケット１１３の姿勢角γを算出する。
　また、姿勢特定部２０３は、算出した姿勢角と検出情報取得部２０２が取得した情報と作業機械情報記憶部２００が記憶する情報とに基づいて、バケット１１３の複数の輪郭点についてグローバル座標系における位置を特定する。バケット１１３の輪郭点は、バケット１１３の刃先Ｅにおける幅方向（Ｘ方向）の複数の点、および底板における幅方向の複数の点を含む。具体的には、姿勢特定部２０３は、ブーム１１１の姿勢角α、アーム１１２の姿勢角β、バケット１１３の姿勢角γ、ブーム１１１の寸法Ｌ１、アーム１１２の寸法Ｌ２、バケット１１３の寸法Ｌ３、バケット１１３の輪郭形状、代表点ＯとピンＰ１との位置関係、車体１２０の代表点Ｏの位置、車体１２０が向く方位、および車体１２０の傾きθから、グローバル座標系におけるバケット１１３の輪郭点の位置を特定する。
　姿勢特定部２０３は、作業機１１０の状態を特定する作業機状態特定部の一例である。
　目標施工データ記憶部２０４は、施工現場における掘削対象の目標形状を表す目標施工データを記憶する。目標施工データは、グローバル座標系で表される三次元データであって、目標施工面を表す複数の三角形ポリゴンからなる立体地形データ等である。目標施工データは、外部記憶媒体から読み込まれることで、またはネットワークを介して外部サーバから受信されることで、目標施工データ記憶部２０４に記憶される。
　目標施工線特定部２０５は、目標施工データ記憶部２０４が記憶する目標施工データと、姿勢特定部２０３が特定したバケット１１３の輪郭点の位置とに基づいて、目標施工線を特定する。目標施工線とは、バケット１１３の駆動面（バケット１１３を通りＸ軸に直交する面）と目標施工データとの交線によって表される。具体的には、目標施工線特定部２０５は、以下の手順で目標施工線を特定する。
　目標施工線特定部２０５は、作業機１１０の基準の位置に該当するバケット１１３の輪郭点のうち最も下方に位置するもの（高さが最も低いもの）を特定する。目標施工線特定部２０５は、特定した輪郭点の鉛直下方に位置する目標施工面を特定する。目標施工線特定部２０５により規定する目標施工面は、バケット１１３に対する最短距離に位置する目標施工面を特定する手法等でもよい。本件における作業機１１０の基準はバケット１１３の輪郭に限らず作業機１１０上に任意に特定されてよい。
　次に、目標施工線特定部２０５は、特定した輪郭点と目標施工面とを通るバケット１１３の駆動面と目標施工データとの交線を、目標施工線として算出する。目標施工線特定部２０５で算出される目標施工線は、線分としてだけでなく幅を持つような地形形状で規定してもよい。
　目標施工線特定部２０５は、作業機１１０の制御基準を特定する制御基準特定部の一例である。
　距離特定部２０６は、バケット１１３と目標施工線（掘削対象位置）との距離を特定する。
　目標速度決定部２０７は、操作量取得部２０１が取得した右側操作レバー１２１２の前後方向の操作量に基づいて、ブーム１１１の目標速度を決定する。目標速度決定部２０７は、操作量取得部２０１が取得した左側操作レバー１２１３の前後方向の操作量に基づいて、アーム１１２の目標速度を決定する。目標速度決定部２０７は、操作量取得部２０１が取得した右側操作レバー１２１２の左右方向の操作量に基づいて、バケット１１３の目標速度を決定する。
　作業機制御部２０８は、距離特定部２０６が特定した距離に基づいて、バケット１１３が目標施工線より下方に侵入しないように作業機１１０を制御する作業機制御を行う。第１の実施形態に係る作業機制御は、バケット１１３が目標施工線より下方に侵入しないようにブーム１１１の制限速度を決定し、ブーム１１１の制御指令を生成する制御である。具体的には、作業機制御部２０８は、バケット１１３と掘削対象位置との間の距離と作業機１１０の制限速度との関係を示す制限速度テーブルにより、ブーム１１１の垂直方向の制限速度を決定する。
　図５は、制限速度テーブルの一例を示す図である。図５に示すように、制限速度テーブルによれば、バケット１１３と掘削対象位置との距離が０のときに作業機１１０の垂直方向成分の速度が０になる。制限速度テーブルにおいて、バケット１１３の最下点が目標施工線の上方に位置するときに、バケット１１３と掘削対象位置との距離は正の値として表される。他方、バケット１１３の最下点が目標施工線の下方に位置するときに、バケット１１３と掘削対象位置との距離は負の値として表される。また制限速度テーブルにおいて、バケット１１３を上方に移動させるときの速度は正の値として表される。バケット１１３と掘削対象位置との距離が正の値である作業機制御閾値ｔｈ以下の場合にはバケット１１３と目標施工線との距離に基づき作業機１１０の制限速度が規定される。バケット１１３と掘削対象位置との距離が作業機制御閾値ｔｈ以上であるとき、作業機１１０の制限速度の絶対値は作業機１１０の目標速度の最大値より大きい値となる。つまり、バケット１１３と掘削対象位置との距離が作業機制御閾値ｔｈ以上である場合、作業機１１０の目標速度の絶対値は常に制限速度の絶対値より小さいため、ブーム１１１は、常に目標速度で駆動する。
　作業機制御部２０８は、ブーム１１１とアーム１１２とバケット１１３の目標速度の垂直方向成分の和の絶対値より制限速度の絶対値が小さい場合、制限速度からアーム１１２の目標速度の垂直方向成分とバケット１１３の目標速度の垂直方向成分とを減算することで、ブーム１１１の垂直方向の制限速度を算出する。作業機制御部２０８は、ブーム１１１の垂直方向の制限速度から、ブーム１１１の制限速度を算出する。
　バケット制御部２０９は、バケット制御開始条件が満たされたときに、作業機１１０の姿勢角ηが一定角度になるようにバケット１１３を制御するバケット制御を開始する。バケット制御部２０９は、ブーム１１１およびアーム１１２の速度に基づいて、バケット１１３の制御速度を決定する。ブーム１１１およびアーム１１２の速度は、ストローク検出器１１７が検出した単位時間当たりのストローク長によって求められる。第１の実施形態に係るバケット制御開始条件は、バケット１１３と掘削対象位置との距離がバケット制御開始閾値未満であり、かつバケットに係る操作量が所定の閾値（操作装置１２１１の遊びに相当する角度）未満であり、かつ作業機制御の実行中であるという条件である。
　バケット制御部２０９は、バケット制御終了条件が満たされたときに、バケット制御を終了する。第１の実施形態に係るバケット制御終了条件は、バケット１１３と掘削対象位置との距離がバケット制御終了閾値以上であり、またはバケットに係る操作量が所定の閾値以上であり、または作業機制御を実行していないという条件である。バケット制御開始閾値は、バケット制御終了閾値より小さい値である。バケット制御開始閾値は、作業機制御閾値ｔｈ以下の値である。なお、オペレータの操作等により、作業機制御が行われない場合、バケット制御部２０９は、バケット制御を行わない。
　制御指令出力部２１０は、作業機制御部２０８が生成したブーム１１１の制御指令を油圧装置１２５の電磁比例制御弁に出力する。制御指令出力部２１０は、バケット制御部２０９が生成したバケット１１３の制御指令を油圧装置１２５の電磁比例制御弁に出力する。
《動作》
　ここで、第１の実施形態に係る制御装置１２６による油圧ショベル１００の制御方法について説明する。
　図６は、第１の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。制御装置１２６は、所定の制御周期ごとに以下に示す制御を実行する。
　操作量取得部２０１は、操作装置１２１１からブーム１１１に係る操作量、アーム１１２に係る操作量、バケット１１３に係る操作量、および旋回に係る操作量を取得する（ステップＳ１）。検出情報取得部２０２は、位置検出器１２２、方位演算器１２３、傾斜検出器１２４、ストローク検出器１１７のそれぞれが検出した情報を取得する（ステップＳ２）。
　姿勢特定部２０３は、各油圧シリンダのストローク長からブーム１１１の姿勢角α、アーム１１２の姿勢角β、およびバケット１１３の姿勢角γを算出する（ステップＳ３）。姿勢特定部２０３は、算出した姿勢角α、β、γと、作業機械情報記憶部２００が記憶するアーム１１２の寸法Ｌ１、バケット１１３の寸法Ｌ２、ブーム１１１の寸法Ｌ３およびブーム１１１の形状と、検出情報取得部２０２が取得した車体１２０の位置、方位および傾きとに基づいて、グローバル座標系におけるバケット１１３の輪郭点の位置を算出する（ステップＳ４）。
　目標施工線特定部２０５は、バケット１１３の輪郭点のうち、グローバル座標系における位置が最も下方に位置するものを特定する（ステップＳ５）。目標施工線特定部２０５は、特定した輪郭点の鉛直下方に位置する目標施工面を特定する（ステップＳ６）。次に、目標施工線特定部２０５は、特定した輪郭点と目標施工面とを通るバケット１１３の駆動面と目標施工データとの交線を、目標施工線として算出する（ステップＳ７）。距離特定部２０６は、バケット１１３と掘削対象位置との距離を特定する（ステップＳ８）。目標速度決定部２０７は、ステップＳ１で操作量取得部２０１が取得した操作量に基づいて、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の目標速度を算出する（ステップＳ９）。
　次に、作業機制御部２０８は、図５に示すテーブルに従って、距離特定部２０６が特定したバケット１１３と掘削対象位置との距離に関連付けられた作業機１１０の制限速度を特定する（ステップＳ１０）。次に、作業機制御部２０８は、アーム１１２およびバケット１１３の目標速度と作業機１１０の制限速度とに基づいてブーム１１１の制限速度を算出する（ステップＳ１１）。作業機制御部２０８は、作業機制御部２０８が生成したブーム１１１の制限速度に基づいて、ブーム１１１の制御指令およびバケット１１３の制御指令を生成する（ステップＳ１２）。
　作業機制御部２０８がブーム１１１の制御指令を生成すると、バケット制御部２０９は、以下に示すバケット制御処理を行う（ステップＳ１２）。図７は、第１の実施形態に係るバケット制御処理を示すフローチャートである。
　バケット制御部２０９は、ステップＳ８で距離特定部２０６が特定した距離とステップＳ１で操作量取得部２０１が取得した操作量とに基づいて、油圧ショベル１００の状態がバケット制御開始条件を満たさない状態から当該条件を満たす状態に遷移したか否かを判定する（ステップＳ３１）。油圧ショベル１００の状態がバケット制御開始条件を満たさない状態から当該条件を満たす状態に遷移した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、バケット制御部２０９は、バケット制御を有効にする（ステップＳ３２）。つまり、バケット制御部２０９は、バケット制御開始条件を満たしたとき以降、作業機１１０の姿勢角ηを保持するように、バケット１１３の制御速度を決定する。
　他方、油圧ショベル１００の状態がバケット制御開始条件を満たさない状態である場合、または既に当該条件を満たしている場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、バケット制御部２０９は、油圧ショベル１００の状態がバケット制御終了条件を満たさない状態から当該条件を満たす状態に遷移したか否かを判定する（ステップＳ３３）。油圧ショベル１００の状態がバケット制御終了条件を満たさない状態から当該条件を満たす状態に遷移した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、バケット制御部２０９は、バケット制御を無効にする（ステップＳ３４）。つまり、バケット制御部２０９は、バケット制御終了条件を満たしたとき以降、バケット１１３の制御速度を決定しなくなる。
　バケット制御を有効にした場合、バケット制御を無効にした場合、またはバケット制御開始条件の不足から充足への遷移およびバケット制御終了条件の不足から充足への遷移が無い場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、バケット制御部２０９は、バケット制御が有効であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。バケット制御が無効である場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、バケット制御部２０９は、バケット１１３の制御速度を算出せずにバケット制御処理を終了する。他方、バケット制御が有効である場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、バケット制御部２０９は、ブーム１１１およびアーム１１２の速度に基づいて、ブーム１１１の姿勢角の変化量Δαとアーム１１２の姿勢角の変化量Δβを算出する（ステップＳ３６）。次に、バケット制御部２０９は、変化量Δαおよび変化量Δβの和の反数を求めることで、バケット１１３の姿勢角の変化量Δγを算出する（ステップＳ３７）。バケット制御部２０９は、変化量Δγを速度に変換することで、バケット１１３の制御速度を算出する（ステップＳ３８）。そして、バケット制御部２０９は、バケット１１３の制御速度に基づいてバケット１１３の制御指令を生成し（ステップＳ３９）、バケット制御処理を終了する。
　制御装置１２６がバケット制御処理を終了すると、制御指令出力部２１０は、作業機制御部２０８が生成したブーム１１１の制御指令、およびバケット制御部２０９が生成したバケット１１３の制御指令を、油圧装置１２５の電磁比例制御弁に出力する（ステップＳ１４）。
　これにより、油圧装置１２５は、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６を駆動させる。なお、バケット制御が無効となっているためにバケット制御部２０９がバケット１１３の制御速度を算出しない場合、バケット１１３の制御指令は電磁比例制御弁に出力されない。この場合、油圧装置１２５は、操作装置１２１１が生成するパイロット油圧に基づいてバケットシリンダ１１６を駆動させる。
《作用・効果》
　図８は、第１の実施形態に係る油圧ショベル１００の挙動の例を示す図である。
　このように、第１の実施形態によれば、制御装置１２６は、バケット１１３と目標施工線（掘削対象位置）との距離がバケット制御開始閾値未満である場合に、バケット１１３の角度が一定角度になるようにバケット１１３を制御する（バケット制御を行う）。例えば、図８に示すように、オペレータが時刻Ｔ０から時刻Ｔ４までアーム１１２を掘削方向に駆動させる操作をした場合、バケット１１３の最下位置と目標施工線との距離がバケット制御開始閾値以上となる時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の間、作業機１１０の姿勢角は制御されない。つまり時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間はブーム１１１に対する制御が行われる。一方、バケット１１３の最下位置と目標施工線との距離がバケット制御開始閾値未満となる時刻Ｔ２から時刻Ｔ４の間、ブーム１１１に対する制御およびバケット１１３に対する制御が行われる。バケット１１３が目標施工線に十分に近い場合、オペレータは掘削対象の仕上げ掘削を意図している蓋然性が高い。したがって、制御装置１２６は、バケット１１３が目標施工線に十分に近い場合にバケット制御を行うことで、オペレータによる明示の操作なしに、掘削作業時にバケットの角度を一定に保つことができる。
　また、第１の実施形態によれば、制御装置１２６は、バケット１１３が目標施工線より下方に侵入しないようにブーム１１１を制御する作業機制御と、バケット１１３の角度が一定角度になるようにバケット１１３を制御するバケット制御とを行う。つまり、制御装置１２６は、オペレータの掘削意図が強く表れるアーム１１２の操作へ介入せず、作業機１１０の高さをブーム１１１で制御し、作業機１１０の姿勢をバケット１１３で制御する。これにより、制御装置１２６は、オペレータの操作感を損ねることなく、掘削の高さ制御と角度制御とを両立することができる。
　ここで、特許文献２に開示された作業機の姿勢制御においては、レバーの操作に対し、ブーム、アームおよびバケットのそれぞれに対し、制御指令を出力する。この場合、オペレータの掘削意志を反映するレバー操作とアームの挙動が一致しない可能性がある。例えば、作業機制御の機能を備えない通常の油圧ショベルでは、アームの姿勢角が鉛直である場合、バケットの速度の水平方向成分は、アームの姿勢角が鉛直でない場合と比較して早くなる。しかしながら、特許文献２に開示された姿勢制御においては、作業機は必ずしも上記挙動を取らないため、レバーの操作と実際の作業機の挙動との違いに、オペレータが違和感を覚える可能性がある。これに対し、第１の実施形態によれば、制御装置１２６はアーム１１２の挙動に介入しないため、オペレータが違和感を覚える可能性を低減することができる。
　また、特許文献２に開示された作業機の姿勢制御においては、例えば掘削作業中に岩に接触するなどの外乱が発生した際に制御の指令が予期しないものである場合に十分対応できなくなる場合がある。これに対し第１の実施形態によれば外乱の発生が起きてもバケット制御に対する制御の変更だけで対応できるため外乱に対する対応が容易となる場合が多い。このように掘削作業全般において、第１実施形態による作業機の姿勢制御を用いることでオペレータの作業性が向上する。
　他方、他の実施形態に係る油圧ショベル１００は、作業機作業機能を有しないものであってもよい。また、他の実施形態に係る油圧ショベル１００は、作業機制御においてアーム１１２の挙動に介入するものであってもよい。
　また、第１の実施形態によれば、バケット制御開始閾値は、作業機制御によりブーム１１１の挙動への介入がなされる作業機制御閾値ｔｈ以下の値に設定される。つまり、ブーム１１１の操作への介入がなされない間は、バケット制御も実行されない。作業機制御が実行されない範囲においては、オペレータが粗掘削を意図している可能性が高く、仕上げ掘削を意図している可能性は低い。したがって、バケット制御開始閾値が、作業機制御閾値ｔｈ以下であることで、制御装置１２６は、不要にバケット１１３の角度の制御がなされることを防ぐことができる。他方、他の実施形態に係る油圧ショベル１００においては、バケット制御閾値が作業機制御閾値ｔｈより大きいものであってもよい。
　また、第１の実施形態によれば、制御装置１２６は、バケット１１３の操作に係る操作量が所定の閾値未満であり、かつバケット１１３と掘削対象位置との距離がバケット制御閾値未満である場合に、バケット制御を実行することとしてもよい。操作装置１２１１によってバケット１１３の操作がなされている場合、オペレータは自らバケットを制御したいという意図を有する蓋然性が高い。したがって、制御装置１２６は、バケット１１３の操作に係る操作量が小さい場合にバケット制御を行うことで、不要にバケット１１３の角度の制御がなされることを防ぐことができる。
〈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。
　第１の実施形態に係る操作装置１２１１による操作信号の生成方式は、ＰＰＣ方式であるが、これに限られず、例えば電気レバー方式であってもよい。電気レバー方式とは、右側操作レバー１２１２および左側操作レバー１２１３の操作角度をポテンショメータにより検出し、操作信号を生成する方式である。この場合、制御装置１２６は、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の目標速度、ならびにブーム１１１の制限速度およびバケット１１３の制御速度に基づいて、ブーム１１１、アーム１１２およびバケット１１３の制御指令をそれぞれ生成し、これにより電磁比例制御弁を制御する。
　第１の実施形態に係る制御装置１２６は、グローバル座標系の位置情報に基づいて車体１２０および作業機１１０を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置１２６は、グローバル座標系の位置情報を車体１２０の位置を基準とするローカル座標系に変換し、ローカル座標系の位置情報に基づいて車体１２０および作業機１１０を制御してもよい。
　第１の実施形態に係る制御装置１２６は、バケット制御において作業機１１０の状態を維持することとして、作業機１１０の姿勢角ηを一定にするようにバケット１１３を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置１２６として、作業機１１０のグローバル座標系における目標施工線に対するバケット１１３の角度を一定にするためにバケット１１３を制御してもよい。作業機１１０のグローバル座標系における姿勢角を求める方法としては、姿勢角ηにピッチ角θを加算する方法や、バケット１１３に傾斜センサを設置する方法が挙げられる。
　第１の実施形態に係るバケット制御開始条件は、バケット１１３と掘削対象位置との距離がバケット制御開始閾値未満であることを含むが、これに限られず、バケット制御開始条件は、作業機１１０の状態と作業機の制御基準との関係が所定の関係を満たすことを含むものであればよい。例えば、他の実施形態に係るバケット制御開始条件は、バケット１１３と地表との距離がバケット制御開始閾値未満であることなどを含むものであってもよい。この場合、地表は制御基準の一例である。
　第１の実施形態に係る制御装置１２６は、ブーム１１１とアーム１１２の速度に基づいてバケット１１３の制御速度を算出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置１２６は、ブーム１１１とアーム１１２目標速度およびブーム１１１の制限速度に基づいてバケット１１３の制御速度を算出してもよい。また、他の実施形態に係る制御装置１２６は、バケット制御開始条件を満たしたときの作業機１１０の姿勢角ηを記憶しておき、単位時間経過後の姿勢角ηを算出し、単位時間経過後の姿勢角ηが記憶している姿勢角ηと一致するようにバケット１１３の制御速度を算出してもよい。
　第１の実施形態に係る制御装置１２６は油圧ショベルに限らず作業機を備える作業機械であれば適用可能である。
　上記実施形態によれば、制御装置は、運転者による明示の操作なしに、掘削作業時にバケットの角度を一定に保つことができる。
　１００…作業機械　１１１…ブーム　１１２…アーム　１１３…バケット　１１４…ブームシリンダ　１１５…アームシリンダ　１１６…バケットシリンダ　１２６…制御装置　２００…作業機械情報記憶部　２０１…操作量取得部　２０２…検出情報取得部　２０３…姿勢特定部　２０４…目標施工データ記憶部　２０５…目標施工線特定部　２０６…距離特定部　２０７…目標速度決定部　２０８…作業機制御部　２０９…バケット制御部　２１１…制御指令出力部

Claims (8)

  1. 　バケットを含む作業機を備える作業機械を制御する作業機制御装置であって、
    　前記作業機の状態を特定する作業機状態特定部と、
    　前記作業機の制御基準を特定する制御基準特定部と、
    　前記作業機と前記制御基準との距離を特定する距離特定部と、
    　前記作業機と前記制御基準との距離がバケット制御開始閾値未満である場合に、前記作業機の状態が維持されるように前記バケットを駆動させる制御指令を生成するバケット制御部と
    　を備える作業機制御装置。
  2. 　前記作業機と前記制御基準との距離が作業機制御閾値未満である場合に、前記バケットが前記制御基準より下方に侵入しないように前記作業機の速度を制限する制御指令を生成する作業機制御部をさらに備え、
    　前記バケット制御開始閾値は、前記作業機制御閾値以下である
    　請求項１に記載の作業機制御装置。
  3. 　前記バケット制御部は、前記作業機と前記制御基準との距離がバケット制御終了閾値以上である場合に、前記制御指令の生成を終了し、
    　前記バケット制御終了閾値は、前記バケット制御開始閾値より大きい
    　請求項１または請求項２に記載の作業機制御装置。
  4. 　前記作業機を操作するための操作装置への操作量を取得する操作量取得部をさらに備え、
    　前記バケット制御部は、前記バケットの操作に係る操作量が所定の閾値未満であり、かつ前記作業機と前記制御基準との距離がバケット制御閾値未満である場合に、前記作業機の角度が所定の角度に維持されるように前記バケットを駆動させる制御指令を生成する
    　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の作業機制御装置。
  5. 　施工現場における掘削対象の目標形状を表す目標施工データを記憶する目標施工情報記憶部を備え、
    　前記作業機制御基準特定部は、前記目標施工情報記憶部が記憶する目標施工データに基づいて、前記作業機と前記目標施工データとの関係によって表される目標施工線を前記制御基準として特定し、
    　前記距離特定部は、前記作業機と前記作業機の直下の前記目標施工線上の点である掘削対象位置との距離を特定する
    　請求項１から請求項４の何れか１項に記載の作業機制御装置。
  6. 　前記距離特定部は、前記作業機における基準の位置となる前記バケットの輪郭上で前記制御基準に最も近い位置と前記制御基準との距離を特定する
    　請求項１から請求項５の何れか１項に記載の作業機制御装置。
  7. 　前記維持すべき角度は、前記作業機と前記制御基準との距離が前記バケット制御開始閾値未満となったときの、前記作業機のブームの姿勢角、前記作業機のアームの姿勢角、および前記バケットの姿勢角の和である
    　請求項４に記載の作業機制御装置。
  8. 　バケットを含む作業機と、
    　請求項１から請求項７の何れか１項に記載の作業機制御装置と
    　を備える作業機械。
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