控制装置28将通信部40通过经由天线40A的无线通信从液压挖掘机100的外部接收而获取的设计面信息T存储于存储部28M。设计面信息TI包含后述的目标施工信息T，以下酌情称作目标施工信息T。设计面信息TI是与作业机2进行挖掘的挖掘对象相关的信息。与挖掘对象相关的信息更具体而言包含表示挖掘对象的目标形状的施工信息(目标施工信息T)。设计面信息TI有时包含与不需要利用液压挖掘机100施工的部分的地形形状相关的信息。另一方面，设计面信息TI仅是与需要通过施工来挖掘的部分处的地形形状相关的信息、即表示目标形状的施工信息，有时设计面信息TI与目标施工信息T相同。如后所述，通信部40也可以是能够通过有线通信或者有线连接从液压挖掘机100的外部获取目标施工信息T。目标施工信息T的详细内容见后述。
[0078]显示部29例如是液晶显示装置等，但不限定于此，也可以使用触摸面板。在本实施方式中，与显示部29邻接地配置开关29S以及输入部291。开关29S是用于选择是否执行后述的挖掘控制的输入装置。在显示部29使用触摸面板的情况下，开关29S以及输入部291成为一体，通过触摸显示部29而分配给开关29S以及输入部291的功能发挥作用。输入部291例如用于供液压挖掘机100的操作人员选择显示于显示部29的包含目标挖掘地形431的目标施工面，或选择成为后述的挖掘控制的对象的目标施工面的范围。
[0079]作业机控制装置26从传感器控制装置39获取表示上部回转体3以图1所示的回转轴z为中心进行回转的回转速度的回转角速度ω。另外，作业机控制装置26从压力传感器66获取动臂操作量ΜΒ、铲斗操作量ΜΤ、斗杆操作量ΜΑ以及回转操作量MR和表示它们的信号。此外，作业机控制装置26从传感器控制装置39获取动臂6的倾斜角度Θ1、斗杆7的倾斜角度Θ 2以及铲斗8的倾斜角度Θ 3之类的作业机角度以及倾斜角Θ 4以及倾斜角Θ5之类的车身倾斜角度。
[0080]作业机控制装置26从显示控制装置28获取目标挖掘地形数据U。作业机控制装置26根据从传感器控制装置39获取的作业机角度以及车身倾斜角度算出铲斗8的刃尖8T的位置(以下，酌情称作刃尖位置)。作业机控制装置26根据目标挖掘地形数据U与铲斗8的刃尖8T之间的距离以及作业机2的速度来调整从操作装置25输入的动臂操作量MB、铲斗操作量MT以及斗杆操作量MA，以使得铲斗8的刃尖8T沿着目标挖掘地形数据U移动，避免铲斗8的刃尖8T挖入并侵入目标挖掘地形数据U。作业机控制装置26生成用于将作业机2控制为使铲斗8的刃尖8T沿着目标挖掘地形数据U移动的控制信号N，并向图2所示的控制阀27输出。通过这样的处理，作业机2靠近目标挖掘地形数据U的速度与相对于目标挖掘地形数据U的距离相应地被限制。
[0081 ] 根据从作业机控制装置26输出的控制信号N，在动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12分别设置有两个的控制阀27开闭。根据左操作杆25L或者右操作杆25R的操作与控制阀27的开闭指令，方向控制阀64的滑柱进行动作，从而调整向动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12供给的工作油。
[0082]全局坐标运算部23检测全局坐标系中的GNSS天线21、22的基准位置数据P1、P2。全局坐标系是以设置于液压挖掘机100的作业区域GD的成为基准的例如基准粧60的基准位置PG为基准的、由(X，Y，Z)表示三维坐标系。如图3Α所示，基准位置PG例如位于设置于作业区域GD的基准粧60的顶端60Τ。在本实施方式中，全局坐标系指的是例如GNSS的坐标系。
[0083]图2所示的显示控制装置28根据基于位置检测部19的检测结果来算出在全局坐标系中观察时的局部坐标系的位置。局部坐标系指的是以液压挖掘机100为基准的、由(X，1，Ζ)表示的三维坐标系。在本实施方式中，局部坐标系的基准位置PL例如位于供上部回转体3回转的摆动圆上。在本实施方式中，例如，作业机控制装置26以如下方式算出在全局坐标系中观察时的局部坐标系的位置。
[0084]传感器控制装置39根据第一行程传感器16检测到的动臂油缸长度来算出动臂6相对于局部坐标系中的与水平面正交的方向(ζ轴方向)的倾斜角Θ 1。传感器控制装置39根据第二行程传感器17检测到的斗杆油缸长度来算出斗杆7相对于动臂6的倾斜角Θ 2。传感器控制装置39根据第三行程传感器18检测到的铲斗油缸长度来算出铲斗8相对于斗杆7的倾斜角Θ3。
[0085]作业机控制装置26的作业机用存储部26Μ存储有作业机2的数据(以下，酌情称作作业机数据)。作业机数据包括动臂6的长度L1、斗杆7的长度L2以及铲斗8的长度L3。如图3Α所示，动臂6的长度L1相当于从动臂销13到斗杆销14的长度。斗杆7的长度L2相当于从斗杆销14到铲斗销15的长度。铲斗8的长度L3相当于从铲斗销15到铲斗8的刃尖8Τ的长度。刃尖8Τ是图1所示的刃8Β的顶端。另外，作业机数据包括相对于局部坐标系的基准位置PL的距离动臂销13的位置信息。
[0086]图4是示出表示挖掘对象的目标形状的施工信息的一例的示意图。如图4所示，由液压挖掘机100所具备的作业机2进行挖掘的对象、即成为该被挖掘的对象的挖掘后的完成目标的目标施工信息Τ包含分别利用多面三角形表现的多个目标施工面41。目标施工信息Τ也可以不是与目标施工面41这样的面相关的信息，而是利用表示线或者点的至少一方的信息构成表示挖掘对象的目标形状的施工信息。换句话说，目标施工信息Τ只要是利用包含面、线以及点的至少一方的形态的信息表示挖掘对象的目标形状的施工信息即可。在图4中，仅对多个目标施工面41中的一个标注附图标记41，省略其他目标施工面41的附图标记。作业机控制装置26为了抑制铲斗8侵入目标挖掘地形数据Ua、即目标挖掘地形431，将作业机2向挖掘对象接近的方向的速度控制在限制速度以下。酌情将该控制称作挖掘控制。接下来，对利用作业机控制装置26执行的挖掘控制进行说明。
[0087]<挖掘控制>
[0088]图5是示出作业机控制装置26以及显示控制装置28的框图。图6是示出显示于显示部29的目标挖掘地形431的一例的图。图7是示出目标速度、垂直速度分量与水平速度分量之间的关系的示意图。图8是示出垂直速度分量与水平速度分量的算出方法的图。图9是示出垂直速度分量与水平速度分量的算出方法的图。图10是示出刃尖与目标施工面之间的距离的示意图。图11是示出限制速度信息的一例的图。图12是示出动臂的限制速度的垂直速度分量的算出方法的示意图。图13是示出动臂的限制速度的垂直速度分量与动臂的限制速度之间的关系的示意图。图14是示出刃尖的移动引起的动臂的限制速度的变化的一例的图。
[0089]如图2以及图5所示，显示控制装置28生成目标挖掘地形数据U并向作业机控制装置26输出。挖掘控制例如在液压挖掘机100的操作人员使用图2所示的开关29S选择执行挖掘控制的情况(挖掘控制模式)下执行。在处于挖掘控制模式的状态下，无论实际上作业机2进行用于挖掘的动作还是作业机2停止，挖掘控制都定义为执行中。在解除挖掘控制模式而想要操作作业机2的情况下，通过操作人员通过操作开关29S而能够解除挖掘控制模式。另外，在操作人员使点火钥匙103处于断开的状态(切断)而使发动机35停止的情况下，挖掘控制模式自动地解除。在被切断时，若已经接受从管理服务器111发送来的更新命令PC，则如后所述那样执行目标施工信息T的更新处理。
[0090]作为向挖掘控制模式转变的方法，有在铲斗8的刃尖8T的位置与目标挖掘地形数据U(目标挖掘地形431)的规定位置之间的距离位于规定的距离内时向挖掘控制模式(挖掘控制执行中)转变的方法。在解除挖掘控制模式的情况下，也可以使铲斗8或者作业机2移动而离开挖掘对象，在刃尖8T的位置与目标挖掘地形数据U(目标挖掘地形431)的规定位置之间的距离超过规定的距离的情况下解除挖掘控制模式。
[0091]在执行挖掘控制时，作业机控制装置26使用动臂操作量MB、斗杆操作量MA以及铲斗操作量MT、从显示控制装置28获取的目标挖掘地形数据U以及从传感器控制装置39获取的作业机角度Θ1、Θ2、Θ 3，生成挖掘控制所需的动臂指令信号CBI，并根据需要生成斗杆指令信号以及铲斗指令信号，驱动控制阀27以及介入阀27C来控制作业机2。
[0092]对显示控制装置28进行详细说明。显示控制装置28包括目标施工信息储存部28A、铲斗刃尖位置数据生成部28B以及目标挖掘地形数据生成部28C。目标施工信息储存部28A是显示控制装置28的存储部28M的一部分，存储有作为表示作业区域GD中的目标形状的信息的目标施工信息T。目标施工信息T包含生成作为表示挖掘对象的目标形状的信息的目标挖掘地形数据U所需的坐标数据以及角度数据。目标施工信息T包含多个目标施工面41的位置信息。
[0093]为了执行挖掘控制而作业机控制装置26控制作业机2或使显示部29显示目标挖掘地形数据Ua所需的目标施工信息T例如通过图2以及图5所示的天线40A以及经由通信部40的无线通信从管理中心110的管理服务器111下载到目标施工信息储存部28A。另夕卜，就目标施工信息T而言，可以将保存有目标施工信息T的终端装置、例如个人计算机或者移动终端装置通过无线通信与显示控制装置28连接而下载到目标施工信息储存部28A，也可以在通常不装配于液压挖掘机100而管理者等能够携带的例如USB (Universal SerialBus)存储器等存储装置预先存储目标施工信息T，将该存储装置有线连接于显示控制装置28而传输至目标施工信息储存部28A。在这种情况下，有线连接包括利用通信电缆等有线方式将存储装置与显示控制装置28连接的情况以及将存储装置与设置于显示控制装置28的连接口(端口)直接连接的情况等。作为其他例，目标施工信息T也可以通过有线通信将保存有目标施工信息T的终端装置、例如个人计算机或者移动终端装置连接于显示控制装置28而下载到目标施工信息储存部28A。在通过这样的基于存储装置的有线连接或者终端装置的有线通信下载目标施工信息T时，使用具有输入输出的端口的输入输出装置作为通信部40。换句话说，以上所述的通信部40能够与管理服务器111、个人计算机、携带终端装置或者存储装置之类的外部装置通信。
[0094]铲斗刃尖位置数据生成部28B根据从全局坐标运算部23获取的基准位置数据P以及回转体方位数据Q，生成表示穿过上部回转体3的回转轴ζ的液压挖掘机100的回转中心的位置的回转中心位置数据XR。回转中心位置数据XR的xy坐标与局部坐标系的基准位置PL的xy坐标一致。
[0095]铲斗刃尖位置数据生成部28B根据回转中心位置数据XR、作业机2的作业机角度Θ 1、Θ 2、Θ 3、从作业机控制装置26的作业机用存储部26M获得的作业机数据Ll、L2、L3和相对于局部坐标系的基准位置PL的距离动臂销13的位置信息，生成表示铲斗8的刃尖8T的当前位置的铲斗刃尖位置数据S。作业机用处理部26P在作业机控制装置26中也根据作业机角度Θ 1、Θ 2、Θ 3、作业机数据Ll、L2、L3以及相对于局部坐标系的基准位置PL的距离动臂销13的位置信息，生成表示铲斗8的刃尖8T的当前位置的铲斗刃尖位置数据So
[0096]铲斗刃尖位置数据生成部28B如前所述那样以规定的频率从全局坐标运算部23获取基准位置数据P与回转体方位数据Q。因此，铲斗刃尖位置数据生成部28B能够以规定的频率更新铲斗刃尖位置数据S。铲斗刃尖位置数据生成部28B将更新后的铲斗刃尖位置数据S向目标挖掘地形数据生成部28C输出。
[0097]目标挖掘地形数据生成部28C获取存储于目标施工信息储存部28A的目标施工信息T和来自铲斗刃尖位置数据生成部28B的铲斗刃尖位置数据S。目标挖掘地形数据生成部28C在局部坐标系中将穿过刃尖8T的当前时刻下的刃尖位置P4的垂线与目标施工面41的交点设定为挖掘对象位置44。挖掘对象位置44是铲斗8的刃尖位置P4的正下方的点。目标挖掘地形数据生成部28C根据目标施工信息T与铲斗刃尖位置数据S获取交线43作为目标挖掘地形431的候补线，如图4所示，该交线43是在上部回转体3的前后方向上被限定且穿过挖掘对象位置44的作业机2的平面42与由多个目标施工面41表示的目标施工信息T的交线。挖掘对象位置44是候补线上的一点。平面42是作业机2进行动作的平面(动作平面)。
[0098]在从液压挖掘机100的局部坐标系的ζ轴侧观察时动臂6以及斗杆7不沿y轴方向移动的图1那样的液压挖掘机100的情况下，作业机2的动作平面是与液压挖掘机100的xz平面平行的平面。在具有从液压挖掘机100的局部坐标系的ζ轴侧观察时动臂6以及斗杆7的至少一方沿y轴方向移动那样的作业机2的结构的液压挖掘机的情况下，作业机2的动作平面是与斗杆7进行转动的轴、即图1所示的斗杆销14的轴线正交的平面。以下，将作业机2的动作平面称作斗杆动作平面。
[0099]目标挖掘地形数据生成部28C将目标施工信息T的挖掘对象位置44的前后的单个或者多个拐点与其前后的线确定为成为挖掘对象的目标挖掘地形431。在图4所示的例子中，将两个拐点Pvl、Pv2与其前后的线确定为目标挖掘地形431。并且，目标挖掘地形数据生成部28C生成挖掘对象位置44的前后的单个或者多个拐点的位置信息与其前后的线的角度信息而作为表示挖掘对象的目标形状的信息即目标挖掘地形数据U。在本实施方式中，目标挖掘地形431利用线来限定，但例如也可以根据铲斗8的宽度等限定为面。通过这样做而生成的目标挖掘地形数据U具有多个目标施工面41的一部分信息。目标挖掘地形数据生成部28C将生成的目标挖掘地形数据U向作业机控制装置26输出。在本实施方式中，显示控制装置28与作业机控制装置26直接进行信号的交换，但例如也可以经过CAN (Controller Area Network)那样的车内信号线来交换信号。
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