JP2023006213A - ショベル、ショベルの支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】走行面の状態を把握することを目的とする。【解決手段】下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に配置された、前記下部走行体と走行面との接触特性を走行中に検出する検出部と、を有するショベルである。【選択図】図１

Description

本発明は、ショベル、ショベルの支援システムに関する。

従来では、ショベルの作業対象の地面の形状を示す情報を取得し、ショベルの現在位置及び向きと、アタッチメントの現在の姿勢等に基づいて、ショベルの転倒のおそれがあることを事前に予測してショベルの動きを制限する技術が知られている。

特開２０１６－１７２９６３号公報

上述した従来の技術は、ショベルを転倒させる可能性がある地面の起伏は把握できるが、ショベルを転倒させる可能性が低い小さな地面の起伏等といった、走行面の状態を把握することはできない。

そこで、上記事情に鑑み、走行面の状態を把握することを目的とする。

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自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に配置された、前記下部走行体と走行面との接触特性を走行中に検出する検出部と、を有するショベルである。

本発明の実施形態に係るショベルの支援システムは、ショベルとショベルの管理装置とを含むショベルの支援システムであって、前記ショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に配置された、前記下部走行体と走行面との接触特性を走行中に検出する検出部と、前記検出部により前記接触特性を検出したときの位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報と、前記接触特性を用いて判定された前記下部走行体の走行面の状態を示す情報と、を対応付けた走行面情報を前記管理装置へ送信する通信部と、を有し、前記管理装置は、前記走行面情報を格納する情報保持部と、他のショベルから受信した位置情報と前記走行面情報とに基づき、前記他のショベルの走行面の状態を判定する判定部と、前記判定部による判定の結果を、前記他のショベルに通知する状態通知部と、を有する、ショベルの支援システムである。

走行面の状況を把握できる。

ショベルの支援システムのシステム構成の一例を示す図である。 ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。 ショベルの動作の概要を説明する図である。 ショベルの加速度の変動について説明する第一の図である。 実施形態のショベルの動作を説明するフローチャートである。 ショベルの加速度の変動を説明する第二の図である。 他の実施形態のショベルの動作を説明するフローチャートである。 管理装置によるマップ情報の生成について説明する図である。 管理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 管理装置の機能を説明する図である。 管理装置の動作を説明する第一のフローチャートである。 管理装置の動作を説明する第二のフローチャートである。

（実施形態）
以下に、図面を参照して実施形態について説明する。図１は、ショベルの支援システムのシステム構成の一例を示す図である。

本実施形態のショベルの支援システムＳＹＳは、ショベル１００と、管理装置２００と、支援装置３００とを含む。以下の説明では、ショベルの支援システムＳＹＳを、単に支援システムＳＹＳと表現する。

本実施形態の支援システムＳＹＳにおいて、ショベル１００と、管理装置２００と、支援装置３００とは、ネットワーク等を介して接続される。

本実施形態のショベル１００は、下部走行体１と走行面との接触特性に基づき、自機が走行する走行面（地面）の状態を判定する。

具体的には、ショベル１００は、下部走行体１と走行面との接触特性と、走行面の状態とを対応付けた情報を参照し、下部走行体１と走行面との接触特性に応じて走行面の状態を判定する。

ここで、本実施形態における接触特性について説明する。接触特性には、下部走行体１の振動の大きさと、下部走行体１と走行面との接触剛性とが含まれる。

下部走行体１の振動の大きさは、ショベル１００に設けられた加速度センサにより検出される加速度の変動によって示される。下部走行体１と走行面との接触剛性は、下部走行体１と走行面との接触部の剛性によって示される。下部走行体１と走行面との接触部とは、言い換えれば、シュープレートと走行面との接触部である。また、下部走行体１と走行面との接触部の剛性とは、走行面の硬さを示す。

つまり、本実施形態の接触特性は、ショベル１００の加速度の変動と、走行面の硬さとを含む。

本実施形態では、下部走行体１と走行面との接触特性のうち、主に、ショベル１００の加速度の変動を用いて、走行面の状態を判定する。つまり、本実施形態では、ショベル１００の加速度の変動と、走行面の状態とを対応付けた情報を参照して、走行面の状態を判定する。なお、本実施形態における走行面の状態とは、例えば、走行面の土質や硬さ、凹凸の有無等を含んでよい。

また、ショベル１００は、走行面の状態を判定した結果と、走行面の状態の判定を行ったときの自機の位置情報とを含む走行面情報を、管理装置２００へ送信する。

管理装置２００は、ショベル１００から走行面情報を受信すると、この走行面情報を用いて、マップ情報を作成する。また、管理装置２００は、ショベル１００から位置情報を受信すると、受信した位置情報とマップ情報とに基づき、ショベル１００が走行している走行面の状態を判定し、走行面の状態を示す情報をショベル１００に通知する。

支援装置３００は、例えば、ショベル１００を操作するオペレータを支援するものであり、管理装置２００等から各種の情報を受信して、画面に表示させることで、オペレータに情報を提供する。

なお、図１の例では、支援装置３００は、支援システムＳＹＳに含まれるものとしたが、これに限定されない。支援装置３００は、支援システムＳＹＳに含まれなくても良い。

また、図１の例では、管理装置２００は１台の情報処理装置により実現されるものとしたが、これに限定されない。管理装置２００は、複数の情報処理装置により実現されてもよい。言い換えれば、管理装置２００により実現される機能は、複数の情報処理装置により実現されてもよい。

以下に、本実施形態のショベル１００について説明する。図１では、ショベル１００の側面図を示す。

ショベル１００は、下部走行体１、旋回機構２、上部旋回体３を有する。ショベル１００において、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。また、下部走行体１は、走行用油圧モータ２０によって回転駆動される無限軌道（履帯）であるクローラベルト１ａを有する。クローラベルト１ａは、複数のシュープレートを有する。

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、バケット６は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成している。そして、ブーム４は、ブームシリンダ７により駆動され、アーム５は、アームシリンダ８により駆動され、バケット６は、バケットシリンダ９により駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、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。

ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は加速度センサであり、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度（以下、「ブーム角度」とする。）を検出できる。ブーム角度は、例えば、ブーム４を最も下げたときに最小角度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。

アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は加速度センサであり、ブーム４に対するアーム５の回動角度（以下、「アーム角度」とする。）を検出できる。アーム角度は、例えば、アーム５を最も閉じたときに最小角度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。

バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は加速度センサであり、アーム５に対するバケット６の回動角度（以下、「バケット角度」とする。）を検出できる。バケット角度は、例えば、バケット６を最も閉じたときに最小角度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。

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はそれぞれ、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、ジャイロセンサ、又は、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせ等であってもよい。

ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９にはバケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。

ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。

バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。

上部旋回体３には運転室であるキャビン１０が設けられ、且つ、原動機としてのエンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、コントローラ３０（制御部）、表示装置４０、入力装置４２、音声出力装置４３、記憶装置４７、測位装置Ｐ１、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、撮像装置Ｓ６及び通信装置Ｔ１が取り付けられている。本実施の形態では、原動機としてエンジン１１を用いた例を示したが、原動機として電動モータを用いてもよい。この場合、蓄電装置からの電力により駆動される電動機によりメインポンプ１４を駆動させてもよい。蓄電装置として燃料電池、リチウムイオン電池等を用いてもよい。内燃機関と電動機と等の二つ以上の原動機の組み合わせであってもよい。

コントローラ３０は、ショベル１００の駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含むコンピュータで構成されている。コントローラ３０の各種機能は、例えば、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。各種機能は、例えば、オペレータ（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、オペレータによるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能の少なくとも１つを含んでいてもよい。

表示装置４０は、各種情報を表示するように構成されている。表示装置４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよく、専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。

入力装置４２は、オペレータが各種情報をコントローラ３０に入力できるように構成されている。入力装置４２は、キャビン１０内に設置されたタッチパネル、ノブスイッチ及びメンブレンスイッチ等の少なくとも１つを含む。

音声出力装置４３は、音声を出力するように構成されている。音声出力装置４３は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカであってもよく、ブザー等の警報器であってもよい。本実施形態では、音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力するように構成されている。

記憶装置４７は、各種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の動作中に各種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各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。

また、記憶装置４７には、加速度の変動の範囲と走行面の状態とを対応付けた、対応付け情報６１（図６参照）が予め格納されていてもよい。対応付け情報６１の詳細は後述する。

記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１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いてもよい。目標施工面は、ショベル１００のオペレータ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。

測位装置Ｐ１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。つまり、測位装置Ｐ１は、ショベル１００の位置情報を取得する。また、測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きを測定できるように構成されていてもよい。

本実施形態では、測位装置Ｐ１は、例えばＧＮＳＳコンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。そのため、測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きを検出する向き検出装置としても機能し得る。測位装置Ｐ１は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサであってもよい。

機体傾斜センサＳ４は上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は仮想水平面に対する上部旋回体３の前後軸回りの前後傾斜角及び左右軸回りの左右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、ショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点で互いに直交する。

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ように構成されている。旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角度を検出或いは算出するように構成されていてもよい。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ、ロータリエンコーダ、加速度センサ等であってもよい。

撮像装置Ｓ６は、空間認識装置の一例であり、ショベル１００の周辺の画像を取得するように構成されている。本実施形態では、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方の空間を撮像する前カメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方の空間を撮像する左カメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方の空間を撮像する右カメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方の空間を撮像する後カメラＳ６Ｂを含む。

撮像装置Ｓ６は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラ、距離画像カメラ等であってもよい。また、撮像装置Ｓ６は、３次元距離画像センサ、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ又は赤外線センサ等の他の空間認識装置で置き換えられてもよく、他の空間認識装置とカメラとの組み合わせで置き換えられてもよい。

前カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、すなわちキャビン１０の内部に取り付けられている。但し、前カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。左カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、右カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、後カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

空間認識装置は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するように構成されていてもよい。物体は、例えば、地形形状（傾斜若しくは穴等）、電線、電柱、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、ヘルメット、安全ベスト、作業服、又は、ヘルメットにおける所定のマーク等である。空間認識装置７０は、物体の種類、位置、及び形状（地表面の起伏の状態）等の少なくとも１つを識別できるように構成されていてもよい。空間認識装置は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。空間認識装置は、空間認識装置又はショベル１００から空間認識装置によって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。

本実施形態のコントローラ３０は、上述した各種のセンサから出力される値、測位装置Ｐ１、撮像装置Ｓ６を含む空間認識装置から出力される情報を含む走行データを取得し、
記憶装置４７に格納する。つまり、本実施形態の走行データには、各種センサの値、ショベル１００位置を示す位置情報、撮像装置Ｓ６によって撮像された画像データが含まれる。

通信装置Ｔ１は、ショベル１００の外部にある外部機器との通信を制御するように構成されている。具体的には、通信装置Ｔ１は、コントローラ３０が取得した走行データを管理装置２００に送信してもよい。本実施形態では、通信装置Ｔ１は、衛星通信網、携帯電話通信網又はインターネット網等を介した外部機器との通信を制御する。外部機器は、例えば、外部施設に設置されたサーバ等の管理装置２００であってもよく、ショベル１００の周囲の作業者が携帯しているスマートフォン等の支援装置３００であってもよい。

外部機器は、例えば、１又は複数のショベル１００に関する施工情報を管理できるように構成されている。施工情報は、例えば、ショベル１００の稼動時間、燃費及び作業量等の少なくとも１つに関する情報を含む。作業量は、例えば、掘削した土砂の量、及び、ダンプトラックの荷台に積み込んだ土砂の量等である。

ショベル１００は、通信装置Ｔ１を介し、所定の時間間隔でショベル１００に関する施工情報を外部機器に送信するように構成されていてもよい。この構成により、ショベル１００の外部にいる作業者又は管理者等は、管理装置２００又は支援装置３００に接続されているモニタ等の表示装置を通じて施工情報を含む各種情報を視認できる。

外部機器は、積載重量測定装置を備えたダンプトラックに搭載されている通信装置であってもよく、ダンプトラックの重量を測定する台貫に接続された通信装置であってもよい。この場合、ショベル１００は、ダンプトラック又は台貫からの情報に基づき、ダンプトラックの荷台に積載された土砂等の重量を取得できる。

次に、図２を参照してショベル１００の駆動系の構成について説明する。図２は、ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び点線で示している。

図２に示されるように、ショベル１００の駆動系は、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、比例弁３１、作業モード選択ダイヤル３２等を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。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。また、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、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。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の吐出量を制御する。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及び比例弁３１を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する。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。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６、及びブリード弁１７７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。

制御弁１７１～１７６は、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、左側走行用油圧モータ２０Ｌ、右側走行用油圧モータ２０Ｒ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。

ブリード弁１７７は、メインポンプ１４が吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量（以下、「ブリード流量」とする。）を制御する。ブリード弁１７７は、コントロールバルブ１７の外部に設置されていてもよい。

操作装置２６は、オペレータ（オペレータ）が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。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油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。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のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。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、操作装置２６を用いたオペレータの操作内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ２９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のレバー又はペダル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。

コントローラ３０は、ショベル１００全体を制御する制御部である。本実施形態のコントローラ３０の機能の詳細は後述する。

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。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５からコントロールバルブ１７内のブリード弁１７７のパイロットポートに導入される二次圧を調整する電磁弁である。比例弁３１は、例えば、電流指令が大きいほど、ブリード弁１７７のパイロットポートに導入される二次圧が大きくなるように動作する。

作業モード選択ダイヤル３２は、オペレータが作業モード（走行モード）を選択するためのダイヤルであり、複数の異なる作業モードを切り替えできるようにする。また、作業モード選択ダイヤル３２からは、作業モードに応じたエンジン回転数の設定状態や加減速特性の設定状態を示すデータがコントローラ３０に常時送信されている。

作業モード選択ダイヤル３２は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びＩＤＬＥモードを含む複数段階で作業モードを切り替えできるようにする。つまり、本実施形態の作業モード選択ダイヤル３２は、ショベル１００の設定条件を切り替えることができる。

なお、ＳＰモードは第１のモードの一例であり、Ｈモードは第２のモードの一例である。また、図２は、作業モード選択ダイヤル３２でＳＰモードが選択された状態を示す。

ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される作業モードであり、最も高いエンジン回転数を利用し、且つ最も高い加減速特性を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される作業モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用し、且つ二番目に高い加減速特性を利用する。

Ａモードは、レバー操作に対応した油圧アクチュエータの加速特性や減速特性を緩やかにし、正確な操作性と安全性を向上させ、低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される作業モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用し、且つ三番目に高い加減速特性を利用する。ＩＤＬＥモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される作業モードであり、最も低いエンジン回転数を利用し、且つ最も低い加減速特性を利用する。

エンジン１１は、作業モード選択ダイヤル３２で設定された作業モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。また、ブリード弁１７７の開口は、作業モード選択ダイヤル３２で設定された作業モードのブリード弁開口特性に基づいて開口制御される。ブリード弁開口特性については後述する。

本実施形態では、上述した各作業モードをショベル１００の設定条件と表現し、設定条件を示す情報を設定条件情報と表現する場合がある。設定条件情報とは、指定された項目と、項目の値とが対応付けられた情報である。指定された項目とは、例えば、各作業モードと対応したエンジン回転数の状態を示す項目や、加減速特性の状態を示す項目である。したがって、本実施形態の設定条件情報には、各作業モードと対応したエンジン回転数の状態を示す項目と項目の値、加減速特性の状態を示す項目と項目の値とを含む。

図２の構成図では作業モード選択ダイヤル３２により選択されるモードの一つにＥＣＯモードを設定したが、作業モード選択ダイヤル３２とは別にＥＣＯモードスイッチを設けてもよい。この場合、作業モード選択ダイヤル３２を用いて選択された各モードに対応したエンジン回転数の調整を行い、ＥＣＯモードスイッチをＯＮされた場合に、作業モード選択ダイヤル３２の各モードに対応した加減速特性を緩やかに変更してもよい。

また、作業モードの変更を音声入力によって実現してもよい。その場合、ショベルにはオペレータが発した音声をコントローラ３０に入力する音声入力装置が設けられる。また、コントローラ３０には、音声入力装置により入力される音声を識別する音声識別部が設けられる。

このように作業モードは、作業モード選択ダイヤル３２、ＥＣＯモードスイッチ、音声識別部等のモード選択部によって選択される。

次に、本実施形態のコントローラ３０の機能について説明する。本実施形態のコントローラ３０は、情報参照部３０１、状態判定部３０２、情報収集部３０３、通信部３０４を有する。

情報参照部３０１は、記憶装置４７に格納された対応付け情報６１を参照する。状態判定部３０２は、ショベル１００が走行する走行面（地面）の状態を判定する。言い換えれば、状態判定部３０２は、下部走行体１と走行面との接触特性を走行中に検出する検出部の一例である。

具体的には、本実施形態の状態判定部３０２は、対応付け情報６１において、機体傾斜センサＳ４等によって検出される機体の走行時の加速度の振幅の絶対値と対応する走行面の状態を特定し、特定された走行面の状態を判定結果とする。

つまり、状態判定部３０２により判定された走行面の状態とは、検出部により検出された接触特性を用いて判定された下部走行体１の走行面の状態と言える。

また、通常、走行時にはアタッチメントの回動動作や旋回動作は行われないため、アタッチメントの角度を計測する角度センサＳ１～Ｓ３や旋回角速度センサＳ５等の検出値を利用してもよい。

情報収集部３０３は、ショベル１００の位置を示す位置情報と、状態判定部３０２による判定結果と、ショベル１００の作業モードとを対応付けた走行面情報を収集する。走行面情報は、記憶装置４７等に格納される。

通信部３０４は、ショベル１００と、外部の装置との間の情報の送受信を行う。具体的には、通信部３０４は、情報収集部３０３が収集した走行面情報を管理装置２００へ送信する。

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について説明する。図３は、ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。図３の油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒ、パラレル管路４２Ｌ、４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、図３のメインポンプ１４に対応する。

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１７１Ｌ～１７５Ｌを通る作動油ラインである。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１７１Ｒ～１７５Ｒを通る作動油ラインである。

制御弁１７１Ｌは、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ２０Ｌへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ２０Ｌ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１７１Ｒは、走行直進弁としてのスプール弁である。制御弁１７１Ｒは、下部走行体１の直進性を高めるべくメインポンプ１４Ｌから左側走行用油圧モータ２０Ｌ及び右側走行用油圧モータ２０Ｒのそれぞれに作動油が供給されるように作動油の流れを切り換える。

具体的には、走行用油圧モータ２０と他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、メインポンプ１４Ｌが左側走行用油圧モータ２０Ｌ及び右側走行用油圧モータ２０Ｒの双方に作動油を供給できるように制御弁１７１Ｒは切り換えられる。他の油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ１４Ｌが左側走行用油圧モータ２０Ｌに作動油を供給でき、且つ、メインポンプ１４Ｒが右側走行用油圧モータ２０Ｒに作動油を供給できるように、制御弁１７１Ｒは切り換えられる。

制御弁１７２Ｌは、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータへ供給し、且つ、オプションの油圧アクチュエータ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。オプションの油圧アクチュエータは、例えば、グラップル開閉シリンダである。

制御弁１７２Ｒは、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ２０Ｒへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ２０Ｒ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１７３Ｌは、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ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１７３Ｒは、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をエンドアタッチメントシリンダ９へ供給し、且つ、エンドアタッチメントシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、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。本実施形態では、制御弁１７４Ｌは、ブーム４の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム４の下げ操作が行われた場合には作動しない。

制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、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。

パラレル管路４２Ｌは、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。パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１Ｌ～１７４Ｌの何れかによって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。パラレル管路４２Ｒは、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。パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２Ｒ～１７４Ｒの何れかによって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。

ポンプレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。ポンプレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、図３のポンプレギュレータ１３に対応する。ポンプレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、例えば、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧が増大した場合にメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。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。

左走行操作装置２６Ｌ及び右走行操作装置２６Ｒは操作装置２６の一例である。本実施形態では、走行操作レバーと走行操作ペダルの組み合わせで構成されている。

左走行操作装置２６Ｌは、左側走行用油圧モータ２０Ｌを操作するために用いられる。左走行操作装置２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７１Ｌのパイロットポートに作用させる。具体的には、左走行操作装置２６Ｌは、前進方向に操作された場合に制御弁１７１Ｌの左側パイロットポートにパイロット圧を作用させ、後進方向に操作された場合に制御弁１７１Ｌの右側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。

右走行操作装置２６Ｒは、右側走行用油圧モータ２０Ｒを操作するために用いられる。右走行操作装置２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７２Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、右走行操作装置２６Ｒは、前進方向に操作された場合に、制御弁１７２Ｒの右側パイロットポートにパイロット圧を作用させ、後進方向に操作された場合に制御弁１７２Ｒの左側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。

電磁弁２７は、コントローラ３０からの連通指令を受けているときにパイロットポンプ１５とモータレギュレータ５０とを連通させる。この場合、モータレギュレータ５０は強制固定モードで動作する。一方、電磁弁２７は、コントローラ３０からの連通指令を受けていないときにパイロットポンプ１５とモータレギュレータ５０との連通を遮断する。この場合、モータレギュレータ５０は可変モードで動作する。

減圧弁３３は、コントローラ３０からの指令に応じて、制御弁１７１Ｌ、１７２Ｒのそれぞれが有するスプールのストローク量（移動量）を制御する。本実施の形態において、走行用油圧モータ２０、メインポンプ１４、エンジン１１等による流量低減処理を行う場合には、減圧弁３３は必ずしも必要はない。

吐出圧センサ２８Ｌ、２８Ｒは、図３の吐出圧センサ２８の一例である。吐出圧センサ２８Ｌは、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は、メインポンプ１４Ｒ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。

操作圧センサ２９Ｌ、２９Ｒは、図３の操作圧センサ２９の一例である。操作圧センサ２９Ｌは、左走行操作装置２６Ｌに対するオペレータの操作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２９Ｒは、右走行操作装置２６Ｒに対するオペレータの操作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。操作内容は、例えば、操作方向、操作量（操作角度）等である。

ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、及び、旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、ブーム４の上下、アーム５の開閉、エンドアタッチメント６の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、左走行操作装置２６Ｌと同様に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに作用させる。

また、これらの操作装置のそれぞれに対するオペレータの操作内容は、操作圧センサ２９Ｌと同様に、対応する操作圧センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

また、操作装置２６（左走行操作装置２６Ｌ、右走行操作装置２６Ｒ、左走行レバー２６ＤＬ、及び右走行レバー２６ＤＲ等）は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号（以下、「操作信号」）を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置２６からの電気信号（操作信号）は、コントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ１７内の各制御弁１７１～１７５を制御することにより、操作装置２６に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。

例えば、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１～１７５は、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。また、例えば、パイロットポンプ１５と各制御弁１７１～１７５のパイロットポートとの間には、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する油圧制御弁（以下、「操作用制御弁」）が配置されてもよい。操作用制御弁は、例えば、比例弁でもよい。

この場合、電気式の操作装置２６を用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、その操作量（例えば、レバー操作量）に対応する電気信号によって、操作用制御弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置２６に対する操作内容に合わせて、各制御弁１７１～１７５を動作させることができる。

また、図３の油圧システムは、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒは、最も下流にある制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒを備える。そして、作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒにより、ポンプレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。ネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生させたネガコン圧を検出するセンサである。ネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒは、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、ネガコン圧に応じた指令をポンプレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して出力する。具体的には、ポンプレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させる。

この構成により、図３の油圧システムでは、油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ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１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロスを含む。油圧アクチュエータが操作されている場合には、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ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ようにする。

次に、図４と図５を参照して、本実施形態のショベル１００の動作の概略について説明する。図４は、ショベルの動作の概要を説明する図である。

図４の例では、走行面Ｒ１の土質は土砂であり、比較的柔らかく、走行中のショベル１００に対して与える衝撃が少ない。また、走行面Ｒ２の土質は砂利であり、走行中のショベル１００に対して与える衝撃は、土砂と比較して大きい。

このため、ショベル１００が走行面Ｒ１を走行しているときのショベル１００の振動は、ショベル１００が走行面Ｒ２を走行しているときの振動と比較すると小さい。

したがって、ショベル１００の加速度センサから出力される加速度の変動は、走行面Ｒ１を走行した場合よりも、走行面Ｒ２を走行した場合の方が大きくなる。本実施形態における加速度の変動とは、加速度センサから出力される波形の振幅値である。言い換えれば、本実施形態の加速度の変動は、加速度を示す波形の振幅値である。

なお、ショベル１００の加速度センサは、上部旋回体３に設けられていることが好ましく、機体傾斜センサＳ４等が用いられてよい。

また、本実施形態では、高低差がクローラベルト１ａの高さよりも小さい凹凸を含む走行面を、状態判定部３０２による判定の対象と見なす。

以下に、図５を参照して、ショベル１００の加速度の変動について説明する。図５では、ショベル１００の上下方向の加速度を、ショベル１００の走行中に検出される加速度の一例として示す。図５は、加速度の変動について説明する第一の図である。図５（Ａ）は、ショベル１００が走行面Ｒ１を走行しているときの上下方向の加速度の変動の一例を示す図である。図５（Ｂ）は、ショベル１００が走行面Ｒ２を走行しているときの上下方向の加速度の変動の一例を示す図である。

図５からわかるように、ショベル１００が走行面Ｒ２を走行しているときの上下方向の加速度が変化する時間間隔は、ショベル１００が走行面Ｒ１を走行しているときの上下方向の加速度が変化する時間間隔よりも小さい。

言い換えれば、ショベル１００が走行面Ｒ２を走行している最中に、上下方向の加速度の変化が発生するタイミングの間隔は、ショベル１００が走行面Ｒ１を走行している最中に、上下方向の加速度の変化が発生するタイミングの間隔よりも短い。

更に、ショベル１００が走行面Ｒ２を走行しているときの加速度の振幅値（絶対値）は、ショベル１００が走行面Ｒ１を走行しているときの加速度の振幅値（絶対値）よりも大きい。

ここで、走行面Ｒ１の土砂は、ショベル１００の自重によって走行面が平坦にならされる程度の柔らかさであってもよい。また、走行面Ｒ２の砂利は、走行面にクローラベルト１ａの厚さよりも小さい凹凸が生じる程度の粗さであってもよい。

なお、ショベル１００の加速度の波形が図５（Ａ）のようになる走行面は、土砂のような柔らかい土質の走行面に限定されない。例えば、走行面が、コンクリートのような硬い走行面であっても、砂利や凹凸等が少ない平坦（滑らか）な走行面である場合には、加速度の波形も、図５（Ａ）のような波形となる場合がある。この場合には、通常は、揺れは小さいものの、段差等により不定期に振動が発生していることが分かる。

また、ショベル１００の加速度の変動は、柔らかい土質の走行面である場合には、多少の凹凸や土砂等が存在していても、図５（Ａ）に示す程度に小さくなることが想定される。

また、加速度の波形が図５（Ｂ）のようになる走行面は、砂利のように硬い凹凸が存在する走行面に限定されない。例えば、土質が土砂であっても、水分を多く含み、ショベル１００の自重によって走行面を平坦にならすことができない場合には、ショベル１００の加速度の変動は、図５（Ｂ）に示す程度まで大きくなることが想定される。

本実施形態では、このように、加速度変化の時間間隔に基づき走行面の凹凸の状態が、また、加速度変化のピーク値に基づき走行面の硬さが推定できる。

図５（Ａ）に示すような状態では、ショベル１００の機体の揺れは小さいため、ショベル１００の劣化の進行を抑制でき、オペレータの疲労の度合いも小さくできる。これに対し、図５（Ｂ）に示すような状態では、ショベル１００の機体が大きく揺さぶられる。その結果、下部走行体１の有するクローラベルト１ａを構成するシュープレートが走行面に接地する際に、走行面に打ち付けられるようになり、構造物の劣化の進行に影響を与える可能性がある。また、ショベル１００を操作するオペレータの疲労の度合いも大きくなる。

このように、本実施形態では、ショベル１００の走行面の土質を把握することで、ショベル１００に対するダメージの度合いやショベル１００のオペレータの疲労の程度等の推定に用いることができる。

以下に、図６を参照して、本実施形態の対応付け情報６１について説明する。図６は、対応付け情報の一例を示す図である。

本実施形態の対応付け情報６１では、加速度の振幅値の範囲と、土質とが対応付けられている。本実施形態の対応付け情報６１は、例えば、ショベル１００の接触特性（加速度の振幅値の範囲）と、走行面の状態（土質）との対応関係を求めるためのシミュレーション等によって、予め求められていてよい。対応付け情報６１は、予め生成されて、ショベル１００の記憶装置４７に格納されてよい。また、対応付け情報６１は、管理装置２００に格納されていてもよい。

図６の例では、加速度の振幅値が、ＴＨ１未満である場合は、走行面の土質は土砂であり、ＴＨ１以上である場合は、走行面の土質が砂利であることを示している。

なお、対応付け情報６１は、例えば、走行面の硬さ毎に設けられていてもよい。ショベル１００の加速度の振幅値は、ショベル１００のシュープレートと走行面との接触部の剛性（走行面の硬さ）に応じて異なる。

そのため、本実施形態では、走行面の硬さに応じた、複数種類の対応付け情報６１が設けられていてもよい。この場合、走行面の硬さは、加速度センサの検出値として示されもよい。

加速度センサの検出値と、走行面の硬さとの対応関係は、ショベル１００のシュープレートと走行面との接触部の剛性と、加速度センサの検出値とを対応付けるためのシミュレーション等によって、予め求められていてよい。

次に、図７を参照して、本実施形態のショベル１００の動作について説明する。本実施形態では、図７の処理は、ショベル１００が走行している間、所定期間毎に実行されてよい。

本実施形態のショベル１００は、機体傾斜センサＳ４等により加速度を検出する（ステップＳ７０１）。言い換えれば、コントローラ３０は、状態判定部３０２により、機体傾斜センサＳ４等により検出された加速度を一定期間の間、取得する。一定期間とは、例えば、５秒間等である。

続いて、コントローラ３０は、情報参照部３０１により、対応付け情報６１を参照する（ステップＳ７０２）。

続いて、コントローラ３０は、状態判定部３０２により、走行面の状態を判定する（ステップＳ７０３）。具体的には、状態判定部３０２は、一定期間の間に取得した加速度の振幅値を求める。例えば、状態判定部３０２は、一定期間の間に取得した加速度の振幅値のうち、最小値と最大値とを、加速度の振幅値として取得してもよい。また、状態判定部３０２は、一定期間の間に取得した加速度の振幅値の平均値を取得してもよい。

そして、状態判定部３０２は、対応付け情報６１において、加速度の振幅値と対応する土質を特定し、特定した土質を走行面の状態の判定結果とする。

続いて、コントローラ３０は、情報収集部３０３により、走行面情報を収集して保存する（ステップＳ７０４）。具体的には、情報収集部３０３は、状態判定部３０２による走行面の状態の判定結果と、現在のショベル１００の位置を示す位置情報とを対応付けた走行面情報を生成し、記憶装置４７等に格納する。このとき、コントローラ３０は、通信装置Ｔ１を介して、走行面情報を管理装置２００に送信してもよい。

ここで、現在のショベル１００の位置を示す位置情報とは、検出部（状態判定部３０２）により下部走行体１の走行面の接触特性が検出されたときの位置を示す位置情報と言える。

本実施形態では、このように、ショベル１００の加速度の変動に応じて、ショベル１００が走行している走行面の状態を判定する。

なお、ショベル１００が、走行面の硬さに応じて、複数の対応付け情報６１を有する場合には、情報参照部３０１は、加速度を取得する一定期間のうち、任意のタイミングの加速度を、走行面の硬さと対応する加速度として、参照する対応付け情報６１を特定してもよい。

また、本実施形態では、対応付け情報６１を特定するための加速度として、ショベル１００に設けられた複数の加速度センサのそれぞれから出力される値の組み合わせ等を用いてもよい。具体的には、例えば、機体傾斜センサＳ４から出力される検出値と、機体傾斜センサＳ４とは別の場所に設けられた加速度センサから出力される検出値と、の組み合わせによって、参照する対応付け情報６１を特定してもよい。

また、本実施形態では、走行面の状態の判定結果と、走行面の状態の判定が行われたときのショベル１００の位置情報を含む走行面情報を収集して格納する。

このため、本実施形態では、例えば、一度走行した領域を再度走行する場合に、走行面情報に基づく走行面の状態を示す情報を、表示装置４０に表示させてもよい。

このようにすれば、ショベル１００のオペレータに、走行面の状態を把握させることができ、オペレータに対し、走行面の状態に応じて、作業中の安全を確保するように、促すことができる。

また、本実施形態では、走行面情報を他のショベル１００と共有してもよい。具体的には、ショベル１００は、同じ作業現場に存在する他のショベル１００に対して、走行面情報を送信してもよい。また、ショベル１００は、他のショベル１００から走行面情報を受信すると、受信した走行面情報を記憶装置４７に格納してよい。

このように、本実施形態では、他のショベル１００において収集された走行面情報を保持することで、ショベル１００が走行したことがない領域であっても、オペレータに、走行面の状態を把握させることができ、作業の安全性を向上させることができる。

以下に、図８を参照して、本実施形態を適用した場合のショベル１００の加速度の変動について説明する。図８は、ショベルの加速度の変動を説明する第二の図である。

図８の例では、タイミングＴ０からタイミングＴ２までの間に取得したショベル１００の加速度の波形を示す。

この場合、タイミングＴ０からタイミングＴ１までの間は、振幅値はＴＨ１以上となっており、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの間は、振幅値がＴＨ１未満となっている。

このことから、ショベル１００が、タイミングＴ０からタイミングＴ１までの間に走行していた走行面の状態（土質）は砂利であり、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの間に走行していた走行面の状態（土質）は土砂であることがわかる。このように、加速度変化のピーク値に基づき走行面の硬さが推定できる。

なお、本実施形態では、走行面の状態を判定する際に、撮像装置Ｓ６が撮像した画像データと、加速度の振幅値との両方を用いてもよい。

具体的には、状態判定部３０２は、例えば、加速度の振幅値がＴＨ１以上であり、且つ、画像データが示す走行面の画像が土砂であると判定された場合には、走行面の状態は、ショベル１００の自重によってならすことができない凹凸が存在する土砂と判定される。

なお、状態判定部３０２は、画像データが示す走行面の画像の色等によって、走行面の状態を判定してもよい。具体的には、例えば、状態判定部３０２は、走行面の画像の色が茶系の色であれば、走行面の土質を土砂と判定し、走行面の画像の色が薄い灰色系の色であれば、走行面の土質を砂利やコンクリートと判定してもよい。さらに、状態判定部３０２は、走行面の画像の色が、濃い灰色系の色であれば、走行面の土質をアスファルト判定してもよい。

また、本実施形態では、状態判定部３０２において、画像データに基づく土質の判定結果と、下部走行体１と走行面との接触特性に基づく土質の判定結果と、の何れか一方を優先させるように設定されていてもよい。

また、本実施形態では、例えば、加速度の波形が、全体的にうねりを有する場合に、走行面に緩やかな起伏が存在するものと判定してもよい。

なお、画像データは、撮像装置Ｓ６により撮像した走行面の画像データとしたが、これに限定されない。画像データは、走行面を撮像した画像データであればよく、ショベル１００の外部に設けられた撮像装置によって撮像された画像データであってもよい。

また、本実施形態では、状態判定部３０２は、対応付け情報６１を参照して、走行面の状態を判定するものとしたが、これに限定されない。状態判定部３０２は、例えば、走行データと走行面の状態との対応付けを機械学習等によって学習したモデルを用いてもよい。この場合には、状態判定部３０２は、走行データを戻るに入力し、走行データに含まれる加速度の変動や画像データに応じた走行面の状態を示す情報を取得すればよい。

このようなモデルを用いれば、走行面の状態を判定する処理を繰り返す回数に応じて、判定の精度を向上させることができる。

（他の実施形態）
以下に、更に他の実施形態について説明する。本実施形態では、管理装置２００において、ショベル１００から受信した走行面情報を用いてマップ情報を生成する。

図９は、管理装置によるマップ情報の生成について説明する図である。本実施形態の管理装置２００は、地図情報に、ショベル１００から受信した走行面情報を対応付けたマップ情報を生成する。

図９は、例えば、ショベル１００による作業が行われる作業領域を含む河川敷を上空から撮像した画像が管理装置２００等の表示装置に表示された例を示している。

表示装置に表示された画像は、走行面の土質が砂利である領域９１と、走行面の土質が土砂である領域９２とが含まれる河川敷の画像であり、河川９４、堤防９５、堤防上の道路９６の画像も含まれる。

領域９１内には、ショベル１００が作業を行う作業領域９３が含まれる。この作業領域９３では、例えば、河川へ通水する水路を埋設する作業等が行われてもよい。領域９２には、例えば、資材置き場９２ａ等が設置されている。

ショベル１００が領域９１内を走行している場合、管理装置２００は、ショベル１００から、ショベル１００の位置情報と、走行面の土質が砂利であることを示す情報とを含む走行面情報を受信する。

また、ショベル１００が領域９２内を走行している場合、管理装置２００は、ショベル１００から、ショベル１００の位置情報と、走行面の土質が土砂であることを示す情報とを含む走行面情報を受信する。

管理装置２００は、このように、位置情報と走行面の状態の判定結果とを含む走行面情報を受信すると、この走行面情報を、位置情報から特定される地図情報に対応付けたマップ情報を生成する。

以下に、図１０を参照して、本実施形態の管理装置２００のハードウェア構成について説明する。図１０は、管理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

本実施形態の管理装置２００は、それぞれバスＢで相互に接続されている入力装置２０１、出力装置２０２、ドライブ装置２０３、補助記憶装置２０４、メモリ装置２０５、演算処理装置２０６及びインターフェース装置２０７を含むコンピュータである。

入力装置２０１は、各種の情報の入力を行うための装置であり、例えば、タッチパネルやキーボード等により実現される。出力装置２０２は、各種の情報の出力を行うためものであり、例えばディスプレイ等により実現される。インターフェース装置２０７は、ネットワークに接続する為に用いられる。

後述する各部により実現されるマップ生成プログラムは、管理装置２００を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。マップ生成プログラムは、例えば、記憶媒体２０８の配布やネットワークからのダウンロード等によって提供される。マップ生成プログラムを記録した記憶媒体２０８は、情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記憶媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記憶媒体を用いることができる。

また、マップ生成プログラムは、マップ生成プログラムを記録した記憶媒体２０８がドライブ装置２０３にセットされると、記憶媒体２０８からドライブ装置２０３を介して補助記憶装置２０４にインストールされる。ネットワークからダウンロードされたマップ生成プログラムは、インターフェース装置２０７を介して補助記憶装置２０４にインストールされる。

補助記憶装置２０４は、管理装置２００にインストールされたマップ生成プログラムを格納すると共に、マップ生成プログラムを実行することで生成されたマップ情報や、管理装置２００による各種の必要なファイル、データ等を格納する。メモリ装置２０５は、管理装置２００の起動時に補助記憶装置２０４からマップ生成プログラムを読み出して格納する。そして、演算処理装置２０６はメモリ装置２０５に格納されたマップ生成プログラムに従って、後述するような各種処理を実現している。

次に、図１１を参照して、本実施形態の管理装置２００の機能について説明する。図１１は、管理装置の機能を説明する図である。

本実施形態の管理装置２００は、通信制御部２１０、マップ情報生成部２２０、マップ情報保持部２３０、走行領域判定部２４０、状態通知部２５０を含む。

通信制御部２１０は、ショベル１００を含む外部装置との情報の送受信を制御する。

マップ情報生成部２２０は、通信制御部２１０がショベル１００から受信した走行面情報を用いて、マップ情報を生成する。具体的には、マップ情報生成部２２０は、走行面情報に含まれる位置情報に基づき、位置情報を含む領域の地図情報を特定する。地図情報は、例えば、ネットワーク上の外部サーバ等から取得されてよい。

次に、マップ情報生成部２２０は、取得した地図情報と、走行面情報とを対応付けてマップ情報とする。

尚、本実施形態のマップ情報生成部２２０は、例えば、一定の期間において複数回受信した走行面情報に含まれる各位置情報が示す領域に基づき、地図情報を特定してもよい。

マップ情報保持部２３０は、マップ情報生成部２２０が生成したマップ情報２３１を保持する。マップ情報２３１は、走行面情報２３１ａと、地図情報２３１ｂとが対応付けられた情報である。言い換えれば、マップ情報２３１は、地図情報が示す領域における走行面の状態を示す情報を含む情報である。

また、本実施形態のマップ情報２３１は、走行面情報２３１ａ、地図情報２３１ｂ以外にも、地図情報が示す地域の土質を示す情報や、走行面の形状や傾斜の有無を示す情報等が含まれてもよい。

また、本実施形態では、管理装置２００は、地図情報と走行面情報とを対応付けたマップ情報を生成して保持するものとしたが、これに限定されない。管理装置２００は、走行面情報をマップ情報として保持してもよい。

走行領域判定部２４０は、ショベル１００から受信した位置情報と、マップ情報とに基づき、位置情報を送信したショベル１００が走行している領域の走行面の状態を判定する。状態通知部２５０は、走行領域判定部２４０の判定結果をショベル１００に送信する。

次に、図１２及び図１３を参照して、本実施形態の管理装置２００の動作を説明する。図１２は、管理装置の動作を説明する第一のフローチャートである。図１２は、管理装置２００により、マップ情報を生成する処理を示している。

本実施形態の管理装置２００は、通信制御部２１０により、ショベル１００から走行面情報を受信する（ステップＳ１２０１）。続いて、管理装置２００は、マップ情報生成部２２０により、走行面情報に含まれる位置情報と対応する領域の地図情報を取得する（ステップＳ１２０２）。尚、地図情報は、通信制御部２１０を介して、ネットワーク上の外部サーバから取得されてよい。

続いて、マップ情報生成部２２０は、ステップＳ１２０２で取得した地図情報と、走行面情報とを対応付けたマップ情報を生成する（ステップＳ１２０３）。続いて、管理装置２００は、マップ情報保持部２３０に、生成したマップ情報２３１を保持させ（ステップＳ１２０４）、処理を終了する。

図１３は、管理装置の動作を示す第二のフローチャートである。図１３は、管理装置２００により、ショベル１００の走行面の状態の判定し、ショベル１００に通知する処理を示している。

本実施形態の管理装置２００は、通信制御部２１０により、ショベル１００から位置情報を受信する（ステップＳ１３０１）。

続いて、管理装置２００は、走行領域判定部２４０により、マップ情報保持部２３０に保持されたマップ情報２３１を参照して（ステップＳ１３０２）、位置情報が示す領域の走行面の状態を判定する（ステップＳ１３０３）。

具体的には、例えば、走行領域判定部２４０は、マップ情報保持部２３０に保持されたマップ情報２３１から、位置情報が示す位置を含む地図情報を含むマップ情報を特定する。そして、走行領域判定部２４０は、特定したマップ情報に含まれる走行面情報が示す走行面の状態を、位置情報を受信したショベル１００の走行面の状態とする。

続いて、管理装置２００は、状態通知部２５０により、位置情報を受信したショベル１００に対して、走行面の状態を示す情報を送信し（ステップＳ１３０４）、処理を終了する。

このように、本実施形態では、ショベル１００は、位置情報を管理装置２００に送信すればよく、自機で走行面の状態を判定しなくてよい。したがって、本実施形態では、ショベル１００のコントローラ３０の処理負荷を低減できる。

また、本実施形態によれば、管理装置２００においてマップ情報が保持されているため、複数台のショベル１００によってマップ情報を共有することができる。また、本実施形態によれば、走行したことがない領域であっても、ショベル１００のオペレータに走行面の状態を把握させることができる。

尚、本実施形態では、管理装置２００による走行面の状態の判定結果がショベル１００に送信されるものとしたが、これに限定されない。管理装置２００から送信される走行面の状態の判定結果は、支援装置３００にも送信されてよい。支援装置３００は、管理装置２００から受信した走行面の状態の判定結果を、表示部に表示させてもよい。

支援装置３００では、管理装置２００から受信した情報を表示部に表示させることで、作業現場におけるショベル１００のオペレータ以外の作業者に対し、走行面の状態を通知することができる。また、本実施形態では、支援装置３００に走行面の状態を示す情報を表示させることで、ショベル１００が作業を行う作業現場の安全性を、作業現場の管理者等に把握させることができる。また、本実施形態では、道路施工、宅地造成等の作業現場において、施工の進捗に応じて土質が変化しても、管理者は土質の変化を容易に把握することができる。

また、本実施形態では、例えば、支援装置３００において、作業現場の位置を特定する情報が入力されて、管理装置２００に送信されると、管理装置２００は、マップ情報２３１を参照し、作業現場と対応する領域のマップ情報を支援装置３００に送信してもよい。

支援装置３００は、管理装置２００から受信したマップ情報を表示させる。このとき、マップ情報は、例えば、図９に示すように、作業現場全体を示す領域において、走行面が土砂である領域と、走行面が砂利である領域とで、表示態様を異ならせてもよい。さらに、領域毎の土質を示す情報をマップ情報上に表示させてもよい。具体的には、例えば、領域９１内に「砂利」と表示させ、領域９２内に「土砂」と表示させてもよい。

つまり、支援装置３００では、マップ情報は、作業現場において、走行面の状態が異なる領域が区別されて表示されればよい。

このように、支援装置３００にマップ情報を表示させることで、作業現場において作業を行う作業員に対し、作業現場全体の走行面の状態を、視覚的に把握させることができる。

また、ショベル１００の走行面の状態を示す情報は、例えば、ショベル１００を遠隔操作するための遠隔操作室に対して送信されてもよい。この場合、遠隔操作室に設けられたコントローラは、走行面の状態を示す情報を、遠隔操作室に設けられた表示装置に表示させてもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、条件、及び形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更され得る。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わされてもよい。

３０ コントローラ
１００ ショベル
２００ 管理装置
２１０ 通信制御部
２２０ マップ情報生成部
２３０ マップ情報保持部
２４０ 走行領域判定部
２５０ 状態通知部２５０
３００ 支援装置
３０１ 情報参照部
３０２ 状態判定部
３０３ 情報収集部
３０４ 通信部

Claims (7)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に配置された、前記下部走行体と走行面との接触特性を走行中に検出する検出部と、を有するショベル。
2. 下部走行体と走行面との接触特性と、前記走行面の状態とを対応付けた対応付け情報を参照する情報参照部と、
   前記検出部で検出された前記接触特性と、前記対応付け情報とに基づき、前記走行面の状態を判定する状態判定部と、を有する、請求項１記載のショベル。
3. 加速度センサを有し、
   前記接触特性は、
   前記加速度センサにより検出される加速度の変動を含む、請求項２記載のショベル。
4. 前記走行面の状態は、前記走行面の土質を含み、
   前記状態判定部は、
   前記加速度センサにより検出される加速度の変動と、前記対応付け情報とに基づき、前記走行面の土質を判定する、請求項３記載のショベル。
5. 前記状態判定部は、
   さらに、前記走行面を撮像した画像データを用いて、前記走行面の状態を判定する、請求項４記載のショベル。
6. 前記検出部により前記接触特性を検出したときの位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報と、前記接触特性を用いて判定された前記下部走行体の走行面の状態を示す情報と、を対応付けた走行面情報を外部装置へ送信する通信部を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。
7. ショベルとショベルの管理装置とを含むショベルの支援システムであって、
   前記ショベルは、
   下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に配置された、前記下部走行体と走行面との接触特性を走行中に検出する検出部と、
   前記検出部により前記接触特性を検出したときの位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報と、前記接触特性を用いて判定された前記下部走行体の走行面の状態を示す情報と、を対応付けた走行面情報を前記管理装置へ送信する通信部と、を有し、
   前記管理装置は、
   前記走行面情報を格納する情報保持部と、
   他のショベルから受信した位置情報と前記走行面情報とに基づき、前記他のショベルの走行面の状態を判定する判定部と、
   前記判定部による判定の結果を、前記他のショベルに通知する状態通知部と、を有する、ショベルの支援システム。

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