挖土机
阅读：407发布：2020-05-11
专利汇可以提供挖土机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的 实施例 所涉及的 挖土机 具备：下部行走体(1)；上部回转体(3)，搭载于下部行走体(1)且具备附属装置；及 控制器 (30)，搭载于上部回转体(3)。控制器(30)根据与上部回转体(3)的周边地形的变化有关的信息来限制下部行走体(1)的动作。控制器(30)例如根据与通过挖掘工作而引起的地形有关的信息来限制下部行走体(1)的动作。，下面是挖土机专利的具体信息内容。
1.一种挖土机，其具备：
下部行走体；
上部回转体，搭载于所述下部行走体且具备附属装置；及
控制装置，搭载于所述上部回转体，
所述控制装置根据与所述上部回转体的周边地形有关的信息来限制所述下部行走体的动作。
2.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述控制装置根据与所述上部回转体的周边地形的变化有关的信息来限制所述下部行走体的动作。
3.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述控制装置根据与通过挖掘工作而引起的地形的变化有关的信息来限制所述下部行走体的动作。
4.根据权利要求3所述的挖土机，其中，
所述控制装置根据包含姿势检测装置的检测值的所述附属装置的工作履历来获取与通过所述挖掘工作而引起的地形的变化有关的信息。
5.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述控制装置根据获取地上物的表面状态的装置或获取所述附属装置的动作轨迹的装置的输出来获取与所述上部回转体的周边地形的变化有关的信息。
6.根据权利要求5所述的挖土机，其中，
获取所述地上物的表面状态的装置或获取所述附属装置的动作轨迹的装置安装于所述附属装置。
7.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述下部行走体由可变容量型的液压马达驱动，
所述控制装置通过将所述液压马达的行走模式固定为低速行走模式来限制所述下部行走体的动作。
8.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述控制装置限制所述下部行走体的移动方向或移动速度。
9.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述控制装置将从规定地上物起规定距离的范围设定为限制范围。
10.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述控制装置从挖土机的外部的摄像装置获取与所述上部回转体的周边地形有关的信息。
挖土机
技术领域
[0001] 本公开涉及一种具备下部行走体的挖土机。
背景技术
[0002] 以往，已知有一种挖土机，其具备测量装置，所述测量装置根据安装于上部回转体的摄像机所拍摄的立体像对图像来测量上部回转体的周边地形(参考专利文献1。)。通过该结构，测量装置能够实时生成并显示工作现场的地形数据。
[0003] 以往技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：国际公开第2017/033991号发明内容
[0006] 发明要解决的技术课题
[0007] 然而，挖土机的操作者若为了进行挖掘工作而反复进行行走操作、回转操作及附属装置操作，则有时会忘记下部行走体的朝向。而且，有时会使下部行走体向与预期方向相反的方向移动。
[0009] 鉴于上述情况，期望提供一种能够事先防止机体成为不稳定的状态的挖土机。
[0010] 用于解决技术课题的手段
[0011] 本发明的实施例所涉及的挖土机具备：下部行走体；上部回转体，搭载于所述下部行走体且具备附属装置；及控制装置，搭载于所述上部回转体，所述控制装置根据与所述上部回转体的周边地形有关的信息来限制所述下部行走体的动作。
[0012] 发明效果
[0014] 图1是本发明的实施例所涉及的挖土机的侧视图。
[0015] 图2是表示搭载于图1的挖土机的姿势检测装置的结构例的挖土机的侧视图。
[0016] 图3是表示搭载于图1的挖土机的基本系统的结构例的图。
[0017] 图4是表示搭载于图1的挖土机的液压系统的结构例的图。
[0018] 图5是表示外部运算装置的结构例的图。
[0019] 图6是表示外部运算装置的另一结构例的图。
[0020] 图7是行走限制处理的流程图。
[0021] 图8A是工作对象地面的剖视图。
[0022] 图8B是工作对象地面的剖视图。
[0023] 图8C是工作对象地面的剖视图。
[0024] 图9A是工作现场的俯视图。
[0025] 图9B是工作现场的俯视图。
[0026] 图9C是工作现场的俯视图。
具体实施方式
[0027] 首先，参考图1对作为本发明的实施例所涉及的施工机械的挖土机(挖掘机)进行说明。图1是本发明的实施例所涉及的挖土机的侧视图。在挖土机的下部行走体1上经由回转机构2搭载有上部回转体3。在上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5，在斗杆5的前端安装有铲斗6。作为工作要件的动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置的一例的挖掘附属装置。动臂4由动臂缸7驱动。斗杆5由斗杆缸8驱动。铲斗6由铲斗缸9驱动。在上部回转体3上设置有驾驶室10，且搭载有引擎11等动力源。并且，在上部回转体3上安装有通信装置M1、定位装置M2及姿势检测装置M3。
[0028] 通信装置M1构成为控制挖土机与外部之间的通信。在本实施例中，通信装置M1控制GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)测量系统与挖土机之间的无线通信。具体而言，通信装置M1例如以一天一次的频率在挖土机开始工作时获取工作现场的地形信息。GNSS测量系统例如采用网络型RTK-GNSS定位方式。
[0029] 定位装置M2构成为测定挖土机的位置。定位装置M2也可以构成为测定挖土机的朝向。在本实施例中，定位装置M2为组装有电子罗盘的GNSS接收机，安装于上部回转体3。而且，测定挖土机的存在位置的纬度、经度、高度，且测定挖土机(上部回转体3)的朝向。定位装置M2可以包括检测上部回转体3相对于下部行走体1的回转角度的回转角度检测装置。通过该结构，定位装置M2能够根据挖土机(上部回转体3)的朝向来测定下部行走体1的朝向。但是，下部行走体1的朝向也可以根据另一GNSS接收机来测定。
[0030] 姿势检测装置M3构成为检测附属装置的姿势。姿势检测装置M3例如能够获取与操作相应的附属装置的动作轨迹。在本实施例中，姿势检测装置M3检测挖掘附属装置的姿势。
[0031] 图2是表示构成搭载于图1的挖土机的姿势检测装置M3的各种传感器的结构例的挖土机的侧视图。具体而言，姿势检测装置M3包括动臂角度传感器M3a、斗杆角度传感器M3b、铲斗角度传感器M3c及车体倾斜传感器M3d。
[0032] 动臂角度传感器M3a构成为获取动臂角度θ1。动臂角度θ1例如为在XZ平面上连接动臂脚销位置P1与斗杆连结销位置P2的线段相对于水平线的角度。
[0033] 斗杆角度传感器M3b构成为获取斗杆角度θ2。斗杆角度θ2例如为在XZ平面上连接斗杆连结销位置P2与铲斗连结销位置P3的线段相对于水平线的角度。
[0034] 铲斗角度传感器M3c构成为获取铲斗角度θ3。铲斗角度θ3例如为在XZ平面上连接铲斗连结销位置P3与铲斗铲尖位置P4的线段相对于水平线的角度。
[0035] 在本实施例中，动臂角度传感器M3a由加速度传感器与陀螺仪传感器的组合构成。但是，也可以由检测动臂脚销的旋转角度的旋转角度传感器、检测动臂缸7的行程量的行程传感器或检测动臂4的倾斜角度的倾斜传感器等构成。关于斗杆角度传感器M3b及铲斗角度传感器M3c也相同。
[0036] 车体倾斜传感器M3d构成为获取挖土机围绕Y轴的倾斜角θ4及挖土机围绕X轴的倾斜角θ5(未图示。)。车体倾斜传感器M3d例如包括双轴倾斜(加速度)传感器或三轴倾斜(加速度)传感器等。图2的XY平面为水平面。
[0037] 接着，参考图3对挖土机的基本系统进行说明。图3是表示挖土机的基本系统的结构例的图，分别用双重线、实线、虚线表示机械动力传递管路、工作油管路、先导管路。挖土机的基本系统主要包括引擎11、主泵14、先导泵15、控制阀17、操作装置26、控制器30及引擎控制装置(ECU)74等。
[0039] 主泵14为将工作油经由工作油管路16供给到控制阀17的液压泵，例如为斜板式可变容量型液压泵。主泵14通过变更斜板的角度(斜板偏转角)来调整活塞的行程长度，从而能够改变吐出量即泵输出。主泵14的斜板偏转角由调节器14a控制。调节器14a根据附属的电磁阀(未图示)所接收的控制电流的变化来改变斜板偏转角。例如，若控制电流增加，则调节器14a加大斜板偏转角而使主泵14的吐出量增大。并且，若控制电流减少，则调节器14a减小斜板偏转角来减少主泵14的吐出量。
[0040] 先导泵15为用于经由先导管路25向各种液压控制设备供给工作油的液压泵，例如为固定容量型液压泵。
[0041] 控制阀17为控制搭载于挖土机的液压系统的一组液压控制阀。在本实施例中，包括多个流量控制阀。控制阀17例如将从主泵14通过工作油管路16供给的工作油根据操作装置26的操作方向及操作量选择性地供给到一个或多个液压致动器。液压致动器例如包括动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走用液压马达1A、右行走用液压马达1B及回转用液压马达2A。左行走用液压马达1A、右行走用液压马达1B及回转用液压马达2A可以由电动马达构成。
[0042] 操作装置26为用于由操作者操作液压致动器的装置，包括操纵杆或踏板等。在本实施例中，操作装置26从先导泵15经由先导管路25接受工作油的供给。而且，通过先导管路25a、25b向与每个液压致动器相对应的流量控制阀的先导端口供给工作油。供给到先导端口的工作油的压力成为与对应于每个液压致动器的操作装置26的操作方向及操作量相应的压力。
[0043] 控制器30为用于控制挖土机的控制装置，例如由具备CPU、RAM及ROM等的计算机构成。控制器30执行与各种功能相对应的程序来实现各种功能。各种功能包括通过改变对于调节器14a的电磁阀的控制电流的大小来控制主泵14的吐出量的功能。
[0044] 引擎控制装置(ECU)74构成为控制引擎11。ECU74例如根据来自控制器30的指令来控制引擎11的转速。操作者例如使用引擎转速调整转盘75设定引擎转速。ECU74控制燃料喷射量等，以实现所设定的引擎转速。
[0045] 引擎转速调整转盘75为用于调整引擎11的转速的转盘，设置于驾驶室10内。在本实施例中，构成为能够以5个阶段切换引擎转速。操作者通过操作引擎转速调整转盘75，能够以Rmax、R4、R3、R2及R1的5个阶段切换引擎转速。图3表示用引擎转速调整转盘75选择了R4的状态。
[0046] 图像显示装置40为用于显示各种信息的装置，设置于驾驶室10内。在本实施例中，图像显示装置40包括图像显示部41及输入部42。操作者能够观察图像显示部41来确认挖土机的运行状况或控制信息等。并且，操作者能够利用输入部42将各种信息输入到控制器30中。图像显示装置40经由CAN或LIN等通信网络连接于控制器30。但是，图像显示装置40也可以经由专用线连接于控制器30。
[0047] 图像显示装置40包括生成显示用图像的转换处理部40a。在本实施例中，转换处理部40a根据作为获取地上物的表面状态的装置的摄像装置M5的输出来生成显示用摄像机图像。摄像装置M5例如为经由专用线连接于图像显示装置40的单目摄像机。摄像装置M5也可以为立体摄像机、距离图像摄像机(距离图像传感器)、红外线摄像机或红外线热成像摄像机等。转换处理部40a可以根据控制器30的输出来生成显示用图像。
[0048] 转换处理部40a不仅可以作为图像显示装置40所具有的功能来实现，还可以作为控制器30所具有的功能来实现。在该情况下，摄像装置M5连接于控制器30，而不是连接于图像显示装置40。
[0049] 图像显示装置40从蓄电池70接受电力的供给来进行动作。蓄电池70利用由引擎11的交流发电机11a(发电机)发电的电力进行充电。蓄电池70的电力供给到控制器30、图像显示装置40及挖土机的电气安装件72等。启动装置11b由来自蓄电池70的电力驱动而启动引擎11。
[0050] ECU74将表示引擎11的状态的各种数据发送到控制器30。各种数据例如包括水温传感器11c所输出的表示冷却水温的数据、调节器14a所输出的表示主泵14的斜板偏转角的数据、吐出压传感器14b所输出的表示主泵14的吐出压的数据、油温传感器14c所输出的表示工作油的温度的数据、操作压传感器29a、29b所输出的表示先导压的数据及引擎转速调整转盘75所输出的表示引擎转速的设定状态的数据等。控制器30将数据存储于临时存储部30a，并且在需要时能够将其发送到图像显示装置40。
[0051] 外部运算装置30E为根据通信装置M1、定位装置M2、姿势检测装置M3及摄像装置M5等中的至少一个的输出来进行各种运算，并对控制器30输出运算结果的控制装置。在本实施例中，外部运算装置30E从蓄电池70接受电力的供给来进行动作。
[0052] 图4是表示搭载于挖土机的液压系统的结构例的图。液压系统主要包括主泵14L、14R、先导泵15、控制阀17、操作装置26及切换阀50等。主泵14L、14R对应于图3的主泵14。
[0053] 控制阀17包括控制主泵14L、14R所吐出的工作油的流动的流量控制阀171～176。而且，控制阀17通过流量控制阀171～176对动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走用液压马达
1A、右行走用液压马达1B及回转用液压马达2A中的一个或多个选择性地供给主泵14L、14R所吐出的工作油。
1A、右行走用液压马达1B及回转用液压马达2A中的一个或多个选择性地供给主泵14L、14R所吐出的工作油。
[0054] 操作内容检测装置29构成为检测由操作者进行的操作装置26的操作内容。在本实施例中，操作内容检测装置29由以压力的形式检测与每个液压致动器相对应的操作装置26的操作方向及操作量的操作压传感器29a、29b构成。操作内容检测装置29也可以由电位差计等除压力传感器以外的其他传感器构成。
[0055] 由引擎11驱动的主泵14L、14R使工作油分别经过中间旁通管路40L、40R循环至工作油罐。中间旁通管路40L为通过配置于控制阀17内的流量控制阀171、173及175的工作油管路。中间旁通管路40R为通过配置于控制阀17内的流量控制阀172、174及176的工作油管路。
[0056] 流量控制阀171、172、173为控制流出流入左行走用液压马达1A、右行走用液压马达1B、回转用液压马达2A的工作油的流量及流动方向的滑阀。流量控制阀174、175、176为控制流出流入铲斗缸9、斗杆缸8、动臂缸7的工作油的流量及流动方向的滑阀。
[0057] 左行走用液压马达1A及右行走用液压马达1B为驱动下部行走体1的行走用液压马达。在本实施例中为斜板式可变容量型液压马达，其构成为能够在高旋转/低转矩的高速行走模式与低旋转/高转矩的低速行走模式之间切换行走模式。行走模式的切换通过安装于行走用液压马达的马达调节器来进行。马达调节器能够根据来自控制器30的指令及行走负荷(在行走用液压马达中流动的工作油的压力)等中的至少一个来切换行走用液压马达的行走模式。在高速行走模式下，斜板偏转角小，液压马达每旋转一圈的排量(马达容积)小。在低速行走模式下，斜板偏转角大，马达容积大。
[0058] 切换阀50为切换操作装置26与流量控制阀171～176的各自的先导端口之间的连通/切断的阀。在本实施例中，切换阀50为根据来自控制器30的控制指令来切换阀位置的电磁阀。具体而言，当从控制器30接收到切断指令时，切换阀50部分或完全切断操作装置26与各先导端口之间的连通，当接收到连通指令时，解除操作装置26与各先导端口之间的切断。切换阀50也可以为能够进行流量控制的电磁比例阀。
[0059] 接着，参考图5对外部运算装置30E的功能进行说明。图5是表示外部运算装置30E的结构例的功能块图。在本实施例中，外部运算装置30E接收通信装置M1、定位装置M2及姿势检测装置M3的输出来执行各种运算，并对控制器30输出其运算结果。控制器30例如对动作限制部E1输出与该运算结果相应的控制指令。
[0060] 动作限制部E1为用于限制挖土机的动作的功能要件，例如包括调整先导压的减压阀或能够切断从主泵14向控制阀17的工作油的流动的切换阀等。在本实施例中，采用切换阀50作为动作限制部E1。动作限制部E1可以包括对挖土机的操作者输出警告的警告输出装置。警告输出装置例如为声音输出装置或警告灯等。
[0061] 外部运算装置30E主要包括地形数据库更新部31、位置坐标更新部32、地面形状信息获取部33及行走限制部34。
[0062] 地形数据库更新部31为更新以能够参考的方式系统地存储工作现场的地形信息的地形数据库的功能要件。在本实施例中，地形数据库更新部31例如在挖土机启动时通过通信装置M1获取工作现场的地形信息并更新地形数据库。地形数据库存储于非易失性存储器等中。例如，以基于世界定位系统的三维地形模型记述工作现场的地形信息。
[0063] 位置坐标更新部32为更新表示挖土机的当前位置的坐标及朝向的功能要件。在本实施例中，位置坐标更新部32根据定位装置M2的输出来获取在世界定位系统中的挖土机的位置坐标及朝向，并更新存储于非易失性存储器等中的与表示挖土机的当前位置的坐标及朝向有关的数据。位置坐标更新部32也可以根据使用陀螺仪传感器或加速度传感器等的输出的导航推测(Dead Reckoning)来获取挖土机的位置坐标及朝向。
[0064] 地面形状信息获取部33为获取与工作对象地面的当前形状有关的信息的功能要件。在本实施例中，地面形状信息获取部33根据地形数据库更新部31所更新的地形信息、位置坐标更新部32所更新的表示挖土机的当前位置的坐标及朝向以及姿势检测装置M3所检测出的挖掘附属装置的姿势的过去变化(工作履历)来获取与工作对象地面的当前形状有关的信息。因此，地面形状信息获取部33能够获取包括与通过挖掘工作而引起的地形的变化有关的信息在内的、与上部回转体3的周边地形的变化有关的信息。挖掘附属装置的姿势的过去变化即工作履历例如为动臂角度θ1、斗杆角度θ2、铲斗角度θ3、挖土机围绕Y轴的倾斜角θ4及挖土机围绕X轴的倾斜角θ5等中的至少一个的时序数据，其存储于易失性存储器或非易失性存储器中。地面形状信息获取部33可以在获取与工作对象地面的当前形状有关的信息之后删除至今为止的工作履历。地面形状信息获取部33也可以根据位置坐标更新部32所更新的表示挖土机的当前位置的坐标及朝向以及姿势检测装置M3所检测出的挖掘附属装置的姿势的过去变化(工作履历)来获取与工作对象地面的当前形状有关的信息。
[0065] 行走限制部34为限制挖土机的行走的功能要件。在本实施例中，行走限制部34根据位置坐标更新部32所更新的表示挖土机的当前位置的坐标及朝向以及地面形状信息获取部33所获取的与工作对象地面的当前形状有关的信息来限制下部行走体1的动作。例如，当判定为在下部行走体1的前进方向上的规定距离内存在规定地上物时，行走限制部34限制下部行走体1的前进，且当判定为在下部行走体1的后退方向上的规定距离内存在规定地上物时，限制下部行走体1的后退。规定地上物例如为通过挖掘工作而形成的坑或堆土等地上物之中满足规定条件的地上物。在本实施例中，规定地上物包括比规定深度深的坑、侧面(倾斜面)的倾斜角比规定角度大的坑、比规定高度高的堆土及侧面(倾斜面)的倾斜角比规定角度大的堆土等。如果下部行走体1通过了规定地上物，则挖土机的姿势会变得明显不稳定。下部行走体1的前进方向及后退方向例如根据定位装置M2的输出来确定。
[0066] 行走限制部34例如将通过挖掘工作而形成的坑之中其侧面的倾斜角为规定角度以上的坑作为规定地上物，将其倾斜角小于规定角度的坑从规定地上物中除外。或者，可以将通过挖掘工作而形成的坑之中其深度为规定深度以上的坑作为规定地上物，将其深度小于规定深度的坑从规定地上物中除外。同样地，行走限制部34例如将通过挖掘工作而形成的堆土之中其侧面的倾斜角为规定角度以上的堆土作为规定地上物，将其倾斜角小于规定角度的堆土从规定地上物中除外。或者，可以将通过挖掘工作而形成的堆土之中其高度为规定高度以上的堆土作为规定地上物，将其高度小于规定高度的堆土从规定地上物中除外。
[0067] 挖土机的行走的限制包括下部行走体1的最大移动速度的限制、最大移动加速度的限制、最大移动距离的限制及移动的禁止等中的至少一个。在本实施例中，当判定为在下部行走体1的前进方向上的规定距离内存在规定地上物时，行走限制部34对控制器30输出其判定结果。接收到该判定结果的控制器30对作为动作限制部E1的切换阀50输出切断指令。接收到切断指令的切换阀50切断作为操作装置26的行走操作装置与流量控制阀171及流量控制阀172各自的右先导端口之间的连通来禁止挖土机的前进。行走操作装置包括行走杆及行走踏板。也可以降低作用于流量控制阀171及流量控制阀172各自的右先导端口的先导压的上限来限制最大前进速度。或者，可以在至规定地上物的距离变得小于规定值时使挖土机停止前进。
[0068] 控制器30也可以通过对作为动作限制部E1的马达调节器输出指令并将行走用液压马达的行走模式固定为低速行走模式来限制下部行走体1的移动速度。
[0069] 在本实施例中，下部行走体1包括左履带及右履带。控制器30可以同时限制左履带及右履带的动作，也可以个别地进行限制。
[0070] 通过该结构，控制器30能够防止挖土机因操作者的误操作而陷入作为规定地上物的坑中或者站到作为规定地上物的堆土上。操作者的误操作包括想要使下部行走体1前进而进行的后退操作及想要使下部行走体1后退而进行的前进操作。
[0071] 接着，参考图6对外部运算装置30E的另一结构例进行说明。图6的外部运算装置30E与图5的外部运算装置30E的不同点在于，地面形状信息获取部33能够根据摄像装置M5的输出来获取与工作对象地面的当前形状有关的信息，但在其他方面是共同的。因此，省略共同部分的说明，并详细说明不同部分。
[0072] 摄像装置M5可以安装于挖掘附属装置，也可以安装于驾驶室10。这是为了能够与上部回转体3的回转一起进行回转而拍摄周围地形。但是，摄像装置M5也可以安装于在工作现场设置的柱子(pole)等，也可以安装于在挖土机的周围飞行的飞行体。飞行体例如包括多轴直升机(multicopter)或飞艇等。
[0073] 在图6的例子中，地面形状信息获取部33例如能够根据作为立体摄像机或距离图像摄像机等的摄像装置M5所输出的距离图像来获取与工作对象地面的当前形状有关的信息。当摄像装置M5安装于挖掘附属装置时，距离图像根据定位装置M2与摄像装置M5的相对位置关系被转换为以定位装置M2(挖土机)为基准的距离图像。当摄像装置M5安装于柱子时，距离图像根据预先测定出的摄像装置M5的安装位置(纬度、经度、高度)被转换为以定位装置M2(挖土机)为基准的距离图像。当摄像装置M5安装于飞行体时，距离图像根据搭载于飞行体的定位装置的输出和定位装置M2的输出被转换为以定位装置M2(挖土机)为基准的距离图像。
[0074] 地面形状信息获取部33可以根据雷达或激光测距仪等作为获取地上物的表面状态的装置的测距装置的输出来获取与工作对象地面的当前形状有关的信息。在该情况下，与摄像装置M5的情况同样地，测距装置可以安装于挖掘附属装置，也可以安装于在工作现场设置的柱子等，也可以安装于在挖土机的周围飞行的飞行体。与上述同样地进行由测距装置所测定出的距离信息转换为以挖土机为基准的距离信息。
[0075] 如上所述，摄像装置M5可以与挖土机独立。在该情况下，控制器30可以经由通信装置M1获取摄像装置M5所输出的地形信息。具体而言，摄像装置M5也可以安装于航拍用多轴直升机或在工作现场设置的铁塔等，根据从上方观察工作现场的图像来获取工作现场的地形信息。另外，摄像装置M5也可以为具备在其他挖土机上的摄像装置M5。当摄像装置M5与挖土机独立时，摄像装置M5可以向挖土机直接发送数据，也可以经由管理装置向挖土机发送数据。管理装置例如为设置于管理中心等外部设施的计算机。如此，当摄像装置M5与挖土机独立时，地形数据库更新部31通过通信装置M1获取来自外部的摄像装置M5的地形信息或来自管理装置的地形信息。而且，地形数据库更新部31能够根据所获取的地形信息来更新挖土机周围的地形信息，地面形状信息获取部33能够根据地形数据库更新部31所更新的地形信息来获取与地形的变化有关的信息。
[0076] 通过该结构，控制器30能够更可靠地防止挖土机因操作者的误操作而陷入作为规定地上物的坑中或者站在作为规定地上物的堆土上。
[0077] 接着，参考图7及图8A～图8C对控制器30限制下部行走体1的动作的处理(以下，称为“行走限制处理”。)进行说明。图7是行走限制处理的流程图。控制器30以规定的控制周期反复执行该行走限制处理。控制器30的地面形状信息获取部33与行走限制处理并行地获取与工作对象地面的当前形状有关的信息。典型地，地面形状信息获取部33根据地形数据库更新部31所更新的地形信息、位置坐标更新部32所更新的表示挖土机的当前位置的坐标及朝向以及姿势检测装置M3所检测出的挖掘附属装置的姿势的过去变化(工作履历)来定期获取与工作对象地面的当前形状有关的信息。图8A～图8C是工作对象地面的剖视图，表示形状以图8A、图8B、图8C的顺序变化的情况。图8A～图8C的各自中的单点划线表示目标地形(通过挖掘工作实现的地形)。挖土机通过通信装置M1获取与目标地形有关的数据。
[0078] 首先，控制器30的行走限制部34判定在前进方向的规定距离内是否存在规定地上物(步骤ST1)。在该例子中，规定地上物包括比规定深度TH1深且侧面的倾斜角比规定角度TH2大的坑及比规定高度TH3高且侧面的倾斜角比规定角度TH4大的堆土。
[0079] 行走限制部34例如掌握规定地上物的形状和至规定地上物为止的距离，并判定在前进方向的规定距离内是否存在规定地上物。前进方向的规定距离例如为距下部行走体1的前端的水平距离。
[0080] 当判定为在前进方向的规定距离内存在规定地上物时(步骤ST1的“是”)，行走限制部34限制前进(步骤ST2)。
[0081] 当判定为在前进方向的规定距离内不存在规定地上物时(步骤ST1的“否”)，行走限制部34判定在后退方向的规定距离内是否存在规定地上物(步骤ST3)。
[0082] 当判定为在后退方向的规定距离内存在规定地上物时(步骤ST3的“是”)，行走限制部34限制后退(步骤ST4)。后退方向的规定距离例如为距下部行走体1的后端的水平距离。
[0083] 当判定为在后退方向的规定距离内不存在规定地上物时(步骤ST3的“否”)，即，当判定为在前进方向及后退方向上均不存在规定地上物时，行走限制部34对前进及后退均不加以限制，就结束本次的行走限制处理。
[0084] 在图7的例子中，行走限制部34在判定为在前进方向的规定距离内不存在规定地上物之后判定在后退方向的规定距离内是否存在规定地上物。然而，行走限制部34也可以在判定为在后退方向的规定距离内不存在规定地上物之后判定在前进方向的规定距离内是否存在规定地上物。或者，可以同时并行执行两种判定。
[0085] 例如，在图8A的状态下，在前进方向的规定距离F内仅存在小于规定深度TH1的深度D1的坑，因此行走限制部34判定为在前进方向上不存在规定地上物。该坑具有比规定角度TH2大的倾斜角α1的侧面，但深度D1小于规定深度TH1，因此不被判定为规定地上物。因此，行走限制部34无需限制前进。但是，深度D1的坑也可以由于具有比规定角度TH2大的倾斜角α1的侧面而被判定为规定地上物。在该情况下，行走限制部34限制前进。
[0086] 并且，在后退方向的规定距离R内仅存在小于规定高度TH3的高度H1的堆土，因此行走限制部34判定为在后退后方不存在规定地上物。该堆土具有比规定角度TH4大的倾斜角β1的侧面，但高度H1小于规定高度TH3，因此不被判定为规定地上物。因此，行走限制部34不会限制后退。但是，高度H1的堆土也可以由于具有比规定高度TH4大的倾斜角β1的侧面而被判定为规定地上物。在该情况下，行走限制部34限制后退。
[0087] 在图8B的状态下，在前进方向的规定距离F内存在延伸至规定深度TH1以上的深度D2的坑，但其侧面的倾斜角α2小于规定角度TH2，因此行走限制部34判定为在前进方向上不存在规定地上物。并且，在后退方向的规定距离R内存在延伸至规定高度TH3以上的高度H2的堆土，但其侧面的倾斜角β2小于规定角度TH4，因此行走限制部34判定为在后退后方不存在规定地上物。因此，行走限制部34对前进及后退均不加以限制。但是，行走限制部34也可以由于在前进方向的规定距离F内存在的坑延伸至深度D2而将该坑判定为规定地上物。并且，也可以由于在后退方向的规定距离R内存在的堆土延伸至高度H2而将该堆土判定为规定地上物。
[0088] 在图8C的状态下，在前进方向的规定距离F内存在具有延伸至规定深度TH1以上的深度D3的深度且其侧面的倾斜角α3为规定角度TH2以上的坑，因此行走限制部34判定为在前进方向上存在规定地上物。因此，行走限制部34限制前进。并且，在后退方向的规定距离R内存在具有延伸至规定高度TH3以上的高度H3的高度且其侧面的倾斜角β3为规定角度TH4以上的堆土，因此行走限制部34判定为在后退方向上存在规定地上物。因此，行走限制部34限制后退。
[0089] 地面形状信息获取部33可以将从判定为规定地上物的坑的边缘起与坑的深度D3相同的距离L的范围设定为限制范围，并限制下部行走体1的动作以免挖土机进入限制范围内。在该情况下，地面形状信息获取部33通过将从规定地上物起规定距离的范围设定为限制范围，由此能够抑制挖土机靠近规定地上物，能够进一步提高安全性。
[0090] 接着，参考图9A～图9C对规定地上物的位置随着挖掘工作的进行而发生的变化进行说明。图9A～图9C是工作现场的俯视图，表示挖掘工作以图9A、图9B、图9C的顺序进行的情况。图9A～图9C的各自中的单点划线表示构成目标地形的坑的位置。点图案表示作为规定地上物的坑的位置。斜线图案表示作为规定地上物的堆土的位置。
[0091] 图9A表示进行挖掘工作之前的工作现场的状态。单点划线表示预定在两处形成坑。在图9A的状态下，不存在规定地上物，因此行走限制部34不限制挖土机的行走。
[0092] 图9B表示挖土机正在挖掘两个坑之中的第1坑时的工作现场的状态。点图案表示在对应于第1坑的范围内形成有作为规定地上物的坑。斜线图案表示由为了形成第1坑而挖出的土砂形成有作为规定地上物的堆土。在图9B的状态下，行走限制部34限制挖土机的前进。这是因为在下部行走体1的前进方向上的规定距离F内存在作为规定地上物的坑。另一方面，行走限制部34不限制挖土机的后退。这是因为在下部行走体1的后退方向上的规定距离R内不存在规定地上物。
[0093] 图9C表示在两个坑之中的第1坑的形成完成之后挖土机挖掘第2坑时的工作现场的状态。点图案表示在对应于第1坑的范围内和对应于第2坑的范围内形成有作为规定地上物的坑。斜线图案表示由为了形成第1坑及第2坑而挖出的土砂形成有作为规定地上物的堆土。在图9C的状态下，行走限制部34限制挖土机的后退。这是因为在下部行走体1的后退方向上的规定距离R内存在作为规定地上物的坑(第2坑)。另一方面，行走限制部34不限制挖土机的前进。这是因为在下部行走体1的前进方向上的规定距离F内不存在规定地上物。
[0094] 如上所述，当在移动方向的规定距离内存在规定地上物时，控制器30限制下部行走体1的动作。因此，能够防止挖土机掉入挖土机所挖掘的坑中或者挖土机站到挖土机所形成的堆土上。该限制在操作者使下部行走体1向与预期方向相反的方向行进的状况下尤其有效。这种状况例如在操作者过于集中于附属装置的操作而将下部行走体1的前进方向误认为后退方向时产生。但是，在操作者使下部行走体1向预期方向行进时也有效。这是因为坑、堆土等规定地上物从驾驶室10内难以观察到，操作者难以发现其存在或容易忘记其存在。
[0095] 如上所述，本发明的实施例所涉及的挖土机构成为，控制器30根据与上部回转体3的周边地形有关的信息来限制下部行走体1的动作。典型地，挖土机构成为，控制器30根据与上部回转体3的周边地形的变化有关的信息来限制下部行走体1的动作。因此，本发明的实施例所涉及的挖土机例如能够事先防止因陷入本机或他机所挖掘的坑中或者站在本机或他机所形成的堆土上而本机成为不稳定的状态。
[0096] 控制器30优选根据与通过挖掘工作而引起的地形的变化有关的信息来限制下部行走体1的动作。尤其，根据与通过本机的挖掘工作而引起的地形的变化有关的信息来限制下部行走体1的动作。因此，搭载控制器30的挖土机能够事先防止因陷入本机所挖掘的坑中或者站到本机所形成的堆土上而本机成为不稳定的状态。
[0097] 控制器30优选根据包含姿势检测装置M3的检测值的附属装置的工作履历来获取与通过挖掘工作而引起的地形的变化有关的信息。因此，搭载控制器30的挖土机能够可靠且准确地获取与本机所挖掘的坑有关的信息、与本机所形成的堆土有关的信息等。
[0098] 控制器30也可以根据获取地上物的表面状态的装置(例如，摄像装置M5或测距装置)或获取附属装置的动作轨迹的装置(例如，姿势检测装置M3)的输出来获取与上部回转体3的周边地形的变化有关的信息。因此，搭载控制器30的挖土机能够可靠且准确地获取遍及工作现场的宽范围的与本机或他机所挖掘的坑有关的信息、与本机或他机所形成的堆土有关的信息等。
[0099] 获取地上物的表面状态的装置(例如，摄像装置M5或测距装置)或获取附属装置的动作轨迹的装置(例如，姿势检测装置M3)优选安装于附属装置。因此，获取地上物的表面状态的装置(例如，摄像装置M5或测距装置)或获取附属装置的动作轨迹的装置(例如，姿势检测装置M3)根据上部回转体3的回转而摄像方向或测定方向或挖掘位置发生变化，因此能够遍及宽范围而拍摄或测定或者导出周围的地形。
[0100] 下部行走体1典型地由可变容量型的液压马达驱动。在该情况下，控制器30能够通过将液压马达的行走模式固定为低速行走模式即通过防止被切换为高速行走模式来限制下部行走体1的动作。因此，控制器30能够简单且迅速地限制下部行走体1的动作。
[0101] 控制器30优选限制下部行走体1的移动方向及移动速度中的至少一个。因此，控制器30无需限制下部行走体1向远离规定地上物的方向的移动，便能够防止下部行走体1侵入规定地上物处。
[0102] 控制器30可以将从规定地上物起规定距离的范围设定为限制范围。通过该结构，控制器30能够更可靠地抑制挖土机靠近规定地上物，从而能够进一步提高安全性。
[0103] 控制器30也可以构成为从挖土机的外部的摄像装置M5获取与上部回转体3的周边地形有关的信息。通过该结构，控制器30能够更容易地获取工作现场的地形信息。
[0104] 以上，对本发明的优选实施例进行了说明。然而，本发明并不限定于上述实施例。上述实施例在不脱离本发明的范围的情况下能够适用各种变形、替换等。并且，只要不存在技术矛盾，则可以将参考上述实施例而说明的每个特征适当地进行组合。
[0105] 例如，在上述实施例中，外部运算装置30E设为位于控制器30的外部的另一运算装置而进行了说明，但也可以一体地集成在控制器30中。并且，外部运算装置30E也可以不搭载于挖土机。例如，外部运算装置30E可以设置于管理中心等外部管理设施内。在该情况下，外部运算装置30E可以经由网络接收定位装置M2、姿势检测装置M3及摄像装置M5等中的至少一个所获取的数据，并计算施工完成信息等与地形有关的信息。而且，可以将所计算出的与地形有关的信息发送到挖土机。挖土机可以根据所接收到的与地形有关的信息来限制下部行走体1的动作。搭载于飞行体的定位装置及摄像装置等所获取的数据可以从飞行体发送到外部运算装置E。而且，外部运算装置E可以根据所接收到的数据来计算与地形有关的信息，并将该与地形有关的信息发送到挖土机。飞行体可以计算与地形有关的信息，并将该与地形有关的信息直接发送到挖土机。
[0106] 本申请主张基于2017年7月31日申请的日本专利申请2017-147669号的优先权，该日本专利申请的全部内容通过参考而援用于本申请中。
[0107] 符号的说明
[0108] 1-下部行走体，1A-左行走用液压马达，1B-右行走用液压马达，2-回转机构，2A-回转用液压马达，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-引擎，11a-交流发电机，11b-启动装置，11c-水温传感器，14、14L、14R-主泵，14a-调节器，14b-吐出压传感器，14c-油温传感器，15-先导泵，16-工作油管路，17-控制阀，
25、25a-先导管路，26-操作装置，29-操作内容检测装置，29a、29b-操作压传感器，30-控制器，30a-临时存储部，30E-外部运算装置，31-地形数据库更新部，32-位置坐标更新部，33-地面形状信息获取部，34-行走限制部，40-图像显示装置，40a-转换处理部，40L、40R-中间旁通管路，41-图像显示部，42-输入部，50-切换阀，70-蓄电池，72-电气安装件，74-引擎控制装置(ECU)，75-引擎转速调整转盘，171～176-流量控制阀，E1-动作限制部，M1-通信装置，M2-定位装置，M3-姿势检测装置，M3a-动臂角度传感器，M3b-斗杆角度传感器，M3c-铲斗角度传感器，M3d-车体倾斜传感器，M5-摄像装置。
25、25a-先导管路，26-操作装置，29-操作内容检测装置，29a、29b-操作压传感器，30-控制器，30a-临时存储部，30E-外部运算装置，31-地形数据库更新部，32-位置坐标更新部，33-地面形状信息获取部，34-行走限制部，40-图像显示装置，40a-转换处理部，40L、40R-中间旁通管路，41-图像显示部，42-输入部，50-切换阀，70-蓄电池，72-电气安装件，74-引擎控制装置(ECU)，75-引擎转速调整转盘，171～176-流量控制阀，E1-动作限制部，M1-通信装置，M2-定位装置，M3-姿势检测装置，M3a-动臂角度传感器，M3b-斗杆角度传感器，M3c-铲斗角度传感器，M3d-车体倾斜传感器，M5-摄像装置。
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