本發(fā)明涉及作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置、作業(yè)機(jī)械及作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算方法。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，在液壓挖掘機(jī)或推土機(jī)等作業(yè)機(jī)械中，存在如下技術(shù)：以避免超過(guò)挖掘?qū)ο蟮牟豢汕秩雲(yún)^(qū)域的邊界線而進(jìn)一步挖掘的方式控制作業(yè)機(jī)，使其沿著邊界線挖掘(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第1995/030059號(hào)公報(bào)發(fā)明要解決的課題在使作業(yè)機(jī)械沿著表示作業(yè)機(jī)的挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的目標(biāo)挖掘地形進(jìn)行挖掘的情況下，需要求出作業(yè)機(jī)械所具備的作業(yè)機(jī)的位置，例如，在液壓挖掘機(jī)中，需要求出鏟斗的鏟邊的位置。這種情況下，需要準(zhǔn)確地求出作業(yè)機(jī)械的與傾斜相關(guān)的信息。例如，將IMU(InertialMeasurementUnit：慣性計(jì)測(cè)裝置)搭載于作業(yè)機(jī)械，根據(jù)IMU的檢測(cè)值來(lái)得到傾滾角及俯仰角這樣的傾斜度角作為作業(yè)機(jī)的與傾斜相關(guān)的信息。在作業(yè)機(jī)械進(jìn)行動(dòng)作的情況下，需要求出與作業(yè)機(jī)械的動(dòng)作對(duì)應(yīng)的作業(yè)機(jī)的位置，使作業(yè)機(jī)械沿著目標(biāo)挖掘地形進(jìn)行挖掘，并以抑制超過(guò)邊界線地挖入挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂谱鳂I(yè)機(jī)，因此，要求檢測(cè)姿態(tài)角時(shí)的響應(yīng)性高。然而，若提高檢測(cè)姿態(tài)角時(shí)的響應(yīng)性，則IMU檢測(cè)到的姿態(tài)角有時(shí)會(huì)以短周期發(fā)生變動(dòng)。因此，在作業(yè)機(jī)械靜止時(shí)使作業(yè)機(jī)械沿著目標(biāo)挖掘地形進(jìn)行挖掘，以抑制超過(guò)邊界線地挖入挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂谱鳂I(yè)機(jī)的情況下，作業(yè)機(jī)的位置的檢測(cè)結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于，以無(wú)論作業(yè)機(jī)械的動(dòng)作狀態(tài)如何都能夠抑制超過(guò)目標(biāo)挖掘地形地挖入挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂谱鳂I(yè)機(jī)。解決方案本發(fā)明涉及一種作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置，其用于求出具備作業(yè)機(jī)的作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角，其中，所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置包括：檢測(cè)裝置，其設(shè)于所述作業(yè)機(jī)械，并用于檢測(cè)角速度及加速度；第一姿態(tài)角運(yùn)算部，其設(shè)于所述檢測(cè)裝置，并根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述角速度及所述加速度來(lái)求出所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角；低通濾波器，其使所述第一姿態(tài)角運(yùn)算部求出的姿態(tài)角通過(guò)并將該姿態(tài)角作為第一姿態(tài)角而輸出；第二姿態(tài)角運(yùn)算部，其將根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述角速度及所述加速度來(lái)求出的姿態(tài)角作為第二姿態(tài)角而輸出；選擇部，其基于所述作業(yè)機(jī)械的與角度變動(dòng)相關(guān)的信息來(lái)切換所述第一姿態(tài)角與所述第二姿態(tài)角并將其輸出。本發(fā)明涉及一種作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置，其用于求出具備作業(yè)機(jī)的作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角，其中，所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置包括：檢測(cè)裝置，其設(shè)于所述作業(yè)機(jī)械，并用于檢測(cè)角速度及加速度；姿態(tài)角運(yùn)算部，其設(shè)于所述檢測(cè)裝置，并根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述角速度及所述加速度來(lái)求出所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角；低通濾波器，其對(duì)由所述姿態(tài)角運(yùn)算部求出的姿態(tài)角進(jìn)行濾波處理，而作為第一姿態(tài)角求出；選擇部，其在所述姿態(tài)角運(yùn)算部中將所述姿態(tài)角作為第二姿態(tài)角，基于所述作業(yè)機(jī)械的與角度變動(dòng)相關(guān)的信息來(lái)切換所述第一姿態(tài)角與所述第二姿態(tài)角并將其輸出。本發(fā)明優(yōu)選的是，所述第二姿態(tài)角運(yùn)算部包括：第一互補(bǔ)濾波器，其設(shè)定第一截止頻率，減少根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述角速度及所述加速度來(lái)求出的所述姿態(tài)角中含有的雜音，并輸出第三姿態(tài)角；第二互補(bǔ)濾波器，其設(shè)定與所述第一截止頻率不同的第二截止頻率，減少根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述角速度及所述加速度來(lái)求出的所述姿態(tài)角中含有的雜音，并輸出第四姿態(tài)角；切換部，其根據(jù)所述作業(yè)機(jī)械的動(dòng)作的狀態(tài)，切換所述第三姿態(tài)角或所述第四姿態(tài)角并將其作為所述第二姿態(tài)角而輸出。優(yōu)選的是，所述第二姿態(tài)角是所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角通過(guò)了截止頻率比所述低通濾波器高的濾波器后的姿態(tài)角。優(yōu)選的是，所述與角度變動(dòng)相關(guān)的信息是所述作業(yè)機(jī)械的與回旋相關(guān)的信息。優(yōu)選的是，所述作業(yè)機(jī)械具備行駛體和在所述行駛體的上部設(shè)置的回旋體，所述作業(yè)機(jī)械的與回旋相關(guān)的信息是所述回旋體的回旋速度，在所述回旋速度為規(guī)定的閾值以下時(shí)，所述選擇部輸出所述第一姿態(tài)角，在所述回旋速度超過(guò)了規(guī)定的閾值時(shí)，所述選擇部輸出所述第二姿態(tài)角。優(yōu)選的是，在所述第一姿態(tài)角與所述第二姿態(tài)角的差量超過(guò)了規(guī)定的閾值時(shí)，所述選擇部輸出所述第二姿態(tài)角。優(yōu)選的是，在所述回旋體的回旋速度為規(guī)定的閾值以下時(shí)，所述選擇部輸出所述第一姿態(tài)角，在所述回旋速度超過(guò)了規(guī)定的閾值時(shí)，所述選擇部輸出所述第二姿態(tài)角，在所述第一姿態(tài)角與所述第二姿態(tài)角的差量超過(guò)了規(guī)定的閾值時(shí)，所述選擇部輸出所述第二姿態(tài)角。本發(fā)明涉及一種作業(yè)機(jī)械，其中，所述作業(yè)機(jī)械具備前述的作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置，所述作業(yè)機(jī)械使用從所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置輸出的所述第一姿態(tài)角或所述第二姿態(tài)角來(lái)求出所述作業(yè)機(jī)械的至少一部分的位置信息。優(yōu)選的是，所述作業(yè)機(jī)械具有：位置檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)所述作業(yè)機(jī)械的位置信息；目標(biāo)挖掘地形生成裝置，其基于從所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置輸出的所述作業(yè)機(jī)械的至少一部分的位置信息和由所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到的位置信息來(lái)求出所述作業(yè)機(jī)的位置，并根據(jù)表示目標(biāo)形狀的目標(biāo)施工面的信息來(lái)生成與表示所述作業(yè)機(jī)的挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的目標(biāo)挖掘地形相關(guān)的信息。優(yōu)選的是，所述作業(yè)機(jī)械具有顯示裝置，該顯示裝置基于用于顯示所述目標(biāo)挖掘地形的顯示用的信息來(lái)顯示所述目標(biāo)挖掘地形。優(yōu)選的是，所述作業(yè)機(jī)械具有作業(yè)機(jī)控制部，該作業(yè)機(jī)控制部基于從所述目標(biāo)挖掘地形生成裝置獲取的與所述目標(biāo)挖掘地形相關(guān)的信息，執(zhí)行以使所述作業(yè)機(jī)接近挖掘?qū)ο蟮姆较虻乃俣瘸蔀橄拗扑俣纫韵碌姆绞竭M(jìn)行控制的挖掘控制。本發(fā)明涉及一種作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算方法，其用于求出具備作業(yè)機(jī)的作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角，其中，使所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角通過(guò)低通濾波器并將該姿態(tài)角作為第一姿態(tài)角而輸出，并將所述作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)角作為第二姿態(tài)角而輸出，基于所述作業(yè)機(jī)械的與角度變動(dòng)相關(guān)的信息來(lái)切換所述第一姿態(tài)角與所述第二姿態(tài)角并將其輸出。本發(fā)明能夠以無(wú)論作業(yè)機(jī)械的動(dòng)作狀態(tài)如何都能夠抑制超過(guò)目標(biāo)挖掘地形地挖入挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂谱鳂I(yè)機(jī)。附圖說(shuō)明圖1A是本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的立體圖。圖1B是本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的側(cè)視圖。圖2是表示本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)的圖。圖3A是表示目標(biāo)施工面的一例的示意圖。圖3B是表示作業(yè)機(jī)控制裝置及第二顯示裝置的框圖。圖4是表示目標(biāo)挖掘地形與鏟斗的鏟邊之間的關(guān)系的一例的圖。圖5是表示目標(biāo)速度、垂直速度分量、水平速度分量之間的關(guān)系的示意圖。圖6是表示垂直速度分量和水平速度分量的計(jì)算方法的圖。圖7是表示垂直速度分量和水平速度分量的計(jì)算方法的圖。圖8是表示鏟邊與目標(biāo)挖掘地形之間的距離的示意圖。圖9是表示限制速度信息的一例的坐標(biāo)圖。圖10是表示動(dòng)臂的限制速度的垂直速度分量的計(jì)算方法的示意圖。圖11是表示動(dòng)臂的限制速度的垂直速度分量與動(dòng)臂的限制速度之間的關(guān)系的示意圖。圖12是表示鏟邊的移動(dòng)引起的動(dòng)臂的限制速度的變化的一例的圖。圖13是表示本實(shí)施方式的控制系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)的一例的示意圖。圖14是將圖13的一部分放大的圖。圖15是表示IMU的一例的框圖。圖16是傳感器控制裝置的控制框圖。圖17是用于說(shuō)明上部回旋體的回旋速度的圖。圖18是表示互補(bǔ)濾波器的特性的圖。圖19是表示誤差及誤差的頻率特性的圖。圖20是表示第一互補(bǔ)濾波器的增益及第二互補(bǔ)濾波器的增益與頻率之間的關(guān)系的圖。圖21是表示第二姿態(tài)角運(yùn)算部的切換部輸出的第二姿態(tài)角、第三姿態(tài)角、第四姿態(tài)角的時(shí)間變化的一例的圖。圖22是表示求出第二姿態(tài)角的處理的一例的流程圖。圖23是表示本實(shí)施方式的變形例的第三姿態(tài)角與第四姿態(tài)角的切換所使用的表的一例的圖。圖24是表示本實(shí)施方式的姿態(tài)角計(jì)算方法的第一例的處理次序的流程圖。圖25是用于說(shuō)明俯仰角的變化的圖。圖26是表示本實(shí)施方式的第二姿態(tài)角計(jì)算處理方法的處理次序的流程圖。圖27是具備消除離心力的功能的傳感器控制裝置的控制框圖。圖28是用于說(shuō)明IMU的安裝位置的一例的圖。圖29是用于說(shuō)明液壓挖掘機(jī)的局部坐標(biāo)系和IMU的局部坐標(biāo)系的圖。圖30是第一變形例的傳感器控制裝置的控制框圖。圖31是第二變形例的傳感器控制裝置的框圖。具體實(shí)施方式參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式(實(shí)施方式)。<作業(yè)機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)>圖1A是本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的立體圖。圖1B是本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的側(cè)視圖。圖2是表示本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)的圖。作為作業(yè)機(jī)械的液壓挖掘機(jī)100具有作為主體部的車(chē)輛主體1和作業(yè)機(jī)2。車(chē)輛主體1具有作為回旋體的上部回旋體3和作為行駛體的行駛裝置5。上部回旋體3在發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的內(nèi)部收容有圖2所示的作為動(dòng)力產(chǎn)生裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)36及液壓泵37等裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG配置在上部回旋體3的一端側(cè)。在本實(shí)施方式中，液壓挖掘機(jī)100的作為動(dòng)力產(chǎn)生裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)36使用例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)，但動(dòng)力產(chǎn)生裝置并不限定于此。液壓挖掘機(jī)100的動(dòng)力產(chǎn)生裝置也可以是例如將內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)、蓄電裝置組合而成的所謂混合動(dòng)力方式的裝置。上部回旋體3具有駕駛室4。駕駛室4設(shè)置在上部回旋體3的另一端側(cè)。即，駕駛室4設(shè)置在與配置發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的一側(cè)相反的一側(cè)。在駕駛室4內(nèi)，配置有圖2所示的第一顯示裝置28及操作裝置30。關(guān)于第一顯示裝置28及操作裝置30在后文敘述。在上部回旋體3的上方安裝有扶手19。行駛裝置5搭載上部回旋體3。行駛裝置5具有履帶5a、5b。行駛裝置5的在左右設(shè)置的液壓馬達(dá)5c的一方或雙方進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，履帶5a、5b旋轉(zhuǎn)，由此使液壓挖掘機(jī)100行駛。作業(yè)機(jī)2安裝在上部回旋體3的駕駛室4的側(cè)方側(cè)。液壓挖掘機(jī)100可以是代替履帶5a、5b而具備輪胎、且具備將圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)36的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由變速器向輪胎傳遞而能夠行駛的行駛裝置的方式。作為這樣的方式的液壓挖掘機(jī)100，有例如輪式液壓挖掘機(jī)。而且，液壓挖掘機(jī)100具有如下結(jié)構(gòu)：具備這樣的具有輪胎的行駛裝置，而且在車(chē)輛主體(主體部)上安裝作業(yè)機(jī)，而不具備圖1所示那樣的上部回旋體3及其回旋機(jī)構(gòu)，液壓挖掘機(jī)100可以是例如反鏟裝載機(jī)。即，反鏟裝載機(jī)在車(chē)輛主體上安裝作業(yè)機(jī)，且具備構(gòu)成車(chē)輛主體的一部分的行駛裝置。上部回旋體3的配置作業(yè)機(jī)2及駕駛室4的一側(cè)為前，配置發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的一側(cè)為后。朝向前方的左側(cè)為上部回旋體3的左方，朝向前方的右側(cè)為上部回旋體3的右方。而且，液壓挖掘機(jī)100或車(chē)輛主體1以上部回旋體3為基準(zhǔn)的行駛裝置5側(cè)為下，以行駛裝置5為基準(zhǔn)的上部回旋體3側(cè)為上。在液壓挖掘機(jī)100設(shè)置于水平面的情況下，下為鉛垂方向即重力的作用方向側(cè)，上為鉛垂方向的相反側(cè)。作業(yè)機(jī)2具有動(dòng)臂6、斗桿7、鏟斗8、動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12。動(dòng)臂6的基端部經(jīng)由動(dòng)臂銷(xiāo)13以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在車(chē)輛主體1的前部。斗桿7的基端部經(jīng)由斗桿銷(xiāo)14以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在動(dòng)臂6的前端部。在斗桿7的前端部經(jīng)由鏟斗銷(xiāo)15安裝有鏟斗8。鏟斗8以鏟斗銷(xiāo)15為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗8在與鏟斗銷(xiāo)15相反的一側(cè)安裝有多個(gè)鏟8B。鏟邊8T是鏟8B的前端。鏟斗8也可以不具有多個(gè)鏟8B。即，也可以不具有圖1所示的鏟8B而是鏟邊由鋼板形成為直線形狀的鏟斗。作業(yè)機(jī)2可以具備例如具有一個(gè)鏟的傾轉(zhuǎn)鏟斗。傾轉(zhuǎn)鏟斗是如下的鏟斗：具備鏟斗傾轉(zhuǎn)油缸，通過(guò)鏟斗向左右進(jìn)行傾轉(zhuǎn)傾斜，由此即使液壓挖掘機(jī)處于傾斜地面也能夠?qū)⑿泵?、平地進(jìn)行成形、平整為自由的形狀，且也能夠進(jìn)行基于底板的碾壓作業(yè)。除此之外，作業(yè)機(jī)2也可以代替鏟斗8而具備傾斜面鏟斗或具備鑿巖用的尖片的鑿巖用的附件等。圖1A所示的動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12分別是由工作油的壓力(以下，適當(dāng)稱(chēng)為液壓)來(lái)驅(qū)動(dòng)的液壓油缸。動(dòng)臂油缸10對(duì)動(dòng)臂6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而使動(dòng)臂6升降。斗桿油缸11對(duì)斗桿7進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而使斗桿7以斗桿銷(xiāo)14為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗油缸12對(duì)鏟斗8進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而使鏟斗8以鏟斗銷(xiāo)15為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。在動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11及鏟斗油缸12等液壓油缸與圖2所示的液壓泵37之間設(shè)有圖2所示的液壓控制閥38。液壓控制閥38包括：用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)5c的行駛用控制閥；用于對(duì)動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11及鏟斗油缸12、以及使上部回旋體3回旋的回旋馬達(dá)進(jìn)行控制的作業(yè)機(jī)用控制閥。圖2所示的作業(yè)機(jī)控制裝置25通過(guò)控制液壓控制閥38來(lái)控制向動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12、回旋馬達(dá)或液壓馬達(dá)5c供給的工作油的流量。其結(jié)果是，動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11及鏟斗油缸12等的動(dòng)作得以控制。在上部回旋體3的上部安裝有天線20、21。天線20、21為了檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置而被使用。天線20、21與圖2所示的用于檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的全局坐標(biāo)運(yùn)算部23電連接。全局坐標(biāo)運(yùn)算部23利用RTK-GNSS(RealTimeKinematic-GlobalNavigationSatelliteSystems，GNSS稱(chēng)為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))來(lái)檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置。在以下的說(shuō)明中，將天線20、21適當(dāng)稱(chēng)為GNSS天線20、21。與GNSS天線20、21接收到的GNSS電波對(duì)應(yīng)的信號(hào)向全局坐標(biāo)運(yùn)算部23輸入。全局坐標(biāo)運(yùn)算部23檢測(cè)GNSS天線20、21的設(shè)置位置。GNSS天線20、21的設(shè)置位置是液壓挖掘機(jī)100的位置信息。GNSS天線優(yōu)選在上部回旋體3之上設(shè)置在沿著液壓挖掘機(jī)100的左右方向分離的兩端位置。在本實(shí)施方式中，GNSS天線20、21安裝于在上部回旋體3的寬度方向兩側(cè)分別安裝的扶手19上。GNSS天線20、21安裝于上部回旋體3的位置并不限定于扶手19，但是GNSS天線20、21設(shè)置在盡可能分離的位置上的話，液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的檢測(cè)精度提高，因此優(yōu)選。而且，GNSS天線20、21優(yōu)選設(shè)置在盡量不妨礙操作員的視野的位置。使用圖1B，對(duì)全局坐標(biāo)系及液壓挖掘機(jī)100的局部坐標(biāo)系進(jìn)行說(shuō)明。全局坐標(biāo)系是成為液壓挖掘機(jī)100的設(shè)置于作業(yè)區(qū)域GA的基準(zhǔn)的、例如以基準(zhǔn)樁80的基準(zhǔn)位置PG為基準(zhǔn)的由(X，Y，Z)表示的三維坐標(biāo)系。如圖3A所示，基準(zhǔn)位置PG位于例如在作業(yè)區(qū)域GA設(shè)置的基準(zhǔn)樁80的前端80T。在本實(shí)施方式中，全局坐標(biāo)系例如是GNSS的坐標(biāo)系。液壓挖掘機(jī)100的局部坐標(biāo)系是以液壓挖掘機(jī)100為基準(zhǔn)的由(x，y，z)表示的三維坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系中，與z軸正交且與作業(yè)機(jī)2的動(dòng)臂6及斗桿7轉(zhuǎn)動(dòng)的軸正交的軸為x軸，與x軸正交的軸為y軸。x軸是與上部回旋體3的前后方向平行的軸，y軸是與上部回旋體3的寬度方向(橫向)平行的軸。在本實(shí)施方式中，局部坐標(biāo)系的基準(zhǔn)位置PL位于例如上部回旋體3回旋用的擺動(dòng)圓上。圖1B所示的角度α1是動(dòng)臂6的傾斜度角，角度α2是斗桿7的傾斜度角，角度α3是鏟斗8的傾斜度角，角度θ5是車(chē)輛主體1的相對(duì)于前后方向的姿態(tài)角。傾斜角θ5是液壓挖掘機(jī)100的俯仰角。傾斜角θ5即液壓挖掘機(jī)100的俯仰角θ5是表示局部坐標(biāo)相對(duì)于全局坐標(biāo)的傾斜度的角度。(液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng))使用圖2，對(duì)液壓挖掘機(jī)100的控制系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。液壓挖掘機(jī)100包括作為作業(yè)機(jī)械的姿態(tài)運(yùn)算裝置的傳感器控制裝置24、作業(yè)機(jī)控制裝置25、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26、泵控制裝置27、第一顯示裝置28、檢測(cè)角速度及加速度的IMU(InertialMeasurementUnit：慣性計(jì)測(cè)裝置)29、第二顯示裝置39作為控制系統(tǒng)。它們?cè)O(shè)置在上部回旋體3的內(nèi)部。在本實(shí)施方式中，IMU29在駕駛室4下部，安裝于上部回旋體3上部的高剛性的框架。除此以外的裝置設(shè)置在駕駛室4內(nèi)。如圖1B所示，IMU29設(shè)置在從成為上部回旋體3的旋轉(zhuǎn)中心的z軸分離的位置。傳感器控制裝置24、作業(yè)機(jī)控制裝置25、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26、泵控制裝置27、第一顯示裝置28與設(shè)置在液壓挖掘機(jī)100內(nèi)的車(chē)內(nèi)信號(hào)線41電連接。傳感器控制裝置24、作業(yè)機(jī)控制裝置25、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26、泵控制裝置27、第一顯示裝置28經(jīng)由車(chē)內(nèi)信號(hào)線41而能夠相互通信。傳感器控制裝置24、IMU29、第二顯示裝置39與不同于車(chē)內(nèi)信號(hào)線41的車(chē)內(nèi)信號(hào)線42電連接。傳感器控制裝置24、IMU29、第二顯示裝置39經(jīng)由車(chē)內(nèi)信號(hào)線42而能夠相互通信。全局坐標(biāo)運(yùn)算部23與第二顯示裝置39通過(guò)車(chē)內(nèi)信號(hào)線43而電連接，且經(jīng)由車(chē)內(nèi)信號(hào)線43能夠相互通信。IMU29也可以不與車(chē)內(nèi)信號(hào)線42電連接，而是與車(chē)內(nèi)信號(hào)線41電連接，從而與和車(chē)內(nèi)信號(hào)線41電連接的其他電子設(shè)備能夠相互通信。傳感器控制裝置24電連接有對(duì)圖1所示的動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11及鏟斗油缸12的行程進(jìn)行檢測(cè)的傳感器、以及對(duì)上部回旋體3的回旋角度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器等這樣的各種傳感器類(lèi)35。動(dòng)臂6的角度及斗桿7的角度例如由對(duì)動(dòng)臂油缸10等的行程的變化進(jìn)行檢測(cè)的傳感器來(lái)檢測(cè)。傳感器控制裝置24對(duì)各種傳感器類(lèi)35檢測(cè)到的信號(hào)實(shí)施了濾波處理或A/D(Analog/Digital)轉(zhuǎn)換等各種信號(hào)處理之后，向車(chē)內(nèi)信號(hào)線41輸出。傳感器控制裝置24從車(chē)內(nèi)信號(hào)線42獲取IMU29輸出的信號(hào)。IMU29輸出的信號(hào)例如是加速度及角速度。在本實(shí)施方式中，IMU29根據(jù)自身檢測(cè)到的加速度及角速度來(lái)求出姿態(tài)角并輸出，因此該姿態(tài)角也是IMU29輸出的信號(hào)。IMU29輸出的姿態(tài)角是IMU29自身的姿態(tài)角，并且也是設(shè)置IMU29的作為作業(yè)機(jī)械的液壓挖掘機(jī)100的姿態(tài)角。傳感器控制裝置24獲取動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11及鏟斗油缸12各自具備的各行程傳感器檢測(cè)到的檢測(cè)值，并將各檢測(cè)值作為動(dòng)臂6的傾斜度角α1、斗桿7的傾斜度角α2及鏟斗8的傾斜度角α3而計(jì)算。傳感器控制裝置24基于液壓挖掘機(jī)100的與角度變化相關(guān)的信息，來(lái)切換通過(guò)低通濾波器的第一姿態(tài)角與未通過(guò)該低通濾波器的第二姿態(tài)角并將其輸出。與角度變化相關(guān)的信息包括例如液壓挖掘機(jī)100的與包括回旋角度的變化的回旋相關(guān)的信息及與俯仰角的變化相關(guān)的信息等。在本實(shí)施方式中，傳感器控制裝置24使由IMU29求出的姿態(tài)角通過(guò)低通濾波器后并將其作為第一姿態(tài)角輸出，使用從IMU29獲取的加速度及角速度來(lái)求出姿態(tài)角，對(duì)求出的姿態(tài)角實(shí)施濾波處理而除去噪聲后，使其不通過(guò)前述的低通濾波器而作為第二姿態(tài)角輸出。并且，傳感器控制裝置24根據(jù)液壓挖掘機(jī)100的與回旋相關(guān)的信息例如圖1所示的上部回旋體3的回旋速度的大小來(lái)切換第一姿態(tài)角與第二姿態(tài)角并將其輸出?；匦俣仁抢脮r(shí)間對(duì)回旋角度進(jìn)行微分所得到的值，相當(dāng)于回旋角度的變化。由IMU29求出的姿態(tài)角、使用IMU29檢測(cè)到的加速度及角速度來(lái)求出的姿態(tài)角、第一姿態(tài)角以及第二姿態(tài)角都是液壓挖掘機(jī)100的與傾斜相關(guān)的信息。關(guān)于傳感器控制裝置24的處理的詳細(xì)情況在后文敘述。作業(yè)機(jī)控制裝置25基于來(lái)自操作裝置30的輸入，對(duì)圖1所示的作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作進(jìn)行控制。操作裝置30具有作為操作部的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R及行駛操作構(gòu)件33L、33R。在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R及行駛操作構(gòu)件33L、33R是先導(dǎo)壓方式的桿，但并不限定于此。作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R及行駛操作構(gòu)件33L、33R也可以是例如電氣方式的桿。例如，操作裝置30具有在操作員的左側(cè)設(shè)置的左操作桿31L和在操作員的右側(cè)配置的右操作桿31R。左操作桿31L及右操作桿31R的前后左右的動(dòng)作對(duì)應(yīng)于兩軸的動(dòng)作。右操作桿31R的前后方向的操作對(duì)應(yīng)于動(dòng)臂6的操作。當(dāng)右操作桿31R被向前方操作時(shí)，動(dòng)臂6下降，當(dāng)右操作桿31R被向后方操作時(shí)，動(dòng)臂6上升。對(duì)應(yīng)于右操作桿31R的前后方向的操作來(lái)執(zhí)行動(dòng)臂6的下降上升的動(dòng)作。右操作桿31R的左右方向的操作對(duì)應(yīng)于鏟斗8的操作。當(dāng)右操作桿31R被向左側(cè)操作時(shí)，鏟斗8進(jìn)行挖掘，當(dāng)右操作桿31R被向右側(cè)操作時(shí)，鏟斗8進(jìn)行傾卸。對(duì)應(yīng)于右操作桿31R左右方向的操作來(lái)執(zhí)行鏟斗8的挖掘或釋放動(dòng)作。左操作桿31L的前后方向的操作對(duì)應(yīng)于斗桿7的回旋。當(dāng)左操作桿31L被向前方操作時(shí)，斗桿7進(jìn)行傾卸，當(dāng)左操作桿31L被向后方操作時(shí)，斗桿7進(jìn)行挖掘。左操作桿31L的左右方向的操作對(duì)應(yīng)于上部回旋體3的回旋。當(dāng)左操作桿31L被向左側(cè)操作時(shí)，上部回旋體3進(jìn)行左回旋，當(dāng)左操作桿31L被向右側(cè)操作時(shí)，上部回旋體3進(jìn)行右回旋。在本實(shí)施方式中，動(dòng)臂6的上升動(dòng)作相當(dāng)于傾卸動(dòng)作。動(dòng)臂6的下降動(dòng)作相當(dāng)于挖掘動(dòng)作。斗桿7的挖掘動(dòng)作相當(dāng)于下降動(dòng)作。斗桿7的傾卸動(dòng)作相當(dāng)于上升動(dòng)作。鏟斗8的挖掘動(dòng)作相當(dāng)于下降動(dòng)作。鏟斗8的傾卸動(dòng)作相當(dāng)于上升動(dòng)作。需要說(shuō)明的是，也可以將斗桿7的下降動(dòng)作稱(chēng)為彎曲動(dòng)作。也可以將斗桿7的上升動(dòng)作稱(chēng)為伸長(zhǎng)動(dòng)作。作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R是液壓挖掘機(jī)100的操作員用于操作作業(yè)機(jī)2的構(gòu)件，例如是操縱桿那樣的具備抓握部分和桿件的操作桿。這樣的結(jié)構(gòu)的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R可以由操作員握住抓握部而使其向前后左右傾倒。例如通過(guò)對(duì)設(shè)置在左方的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L進(jìn)行操作，能夠使斗桿7及上部回旋體3動(dòng)作，通過(guò)對(duì)設(shè)置在右方的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31R進(jìn)行操作，能夠使鏟斗8及動(dòng)臂6動(dòng)作。操作裝置30根據(jù)對(duì)作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R的輸入即操作內(nèi)容而產(chǎn)生先導(dǎo)壓，并將產(chǎn)生的工作油的先導(dǎo)壓向液壓控制閥38所具備的作業(yè)用控制閥供給。此時(shí)，通過(guò)來(lái)自與各作業(yè)機(jī)的操作對(duì)應(yīng)的操作裝置的輸入而產(chǎn)生先導(dǎo)壓。作業(yè)機(jī)控制裝置25檢測(cè)產(chǎn)生的先導(dǎo)壓，由此能夠獲知作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L、31R的輸入的量即操作量。在本實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)于動(dòng)臂6被驅(qū)動(dòng)時(shí)的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31R的操作而將基于檢測(cè)到的先導(dǎo)壓的操作量設(shè)為MB。同樣，對(duì)應(yīng)于斗桿7被驅(qū)動(dòng)時(shí)的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31L的操作而將基于檢測(cè)到的先導(dǎo)壓的操作量設(shè)為MA，對(duì)應(yīng)于鏟斗8被驅(qū)動(dòng)時(shí)的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31R的操作而將基于檢測(cè)到的先導(dǎo)壓的操作量設(shè)為MT。行駛操作構(gòu)件33L、33R是操作員用于操作液壓挖掘機(jī)100的行駛的構(gòu)件。行駛操作構(gòu)件33L、33R例如是具備抓握部和桿件的操作桿(以下，適當(dāng)稱(chēng)為行駛桿)。這樣的行駛操作構(gòu)件33L、33R可以由操作員握住抓握部而使其向前后傾倒。對(duì)于行駛操作構(gòu)件33L、33R，若2個(gè)操作桿同時(shí)向前傾倒，則液壓挖掘機(jī)100前進(jìn)，若向后傾倒，則液壓挖掘機(jī)100后退。行駛操作構(gòu)件33L、33R是操作員通過(guò)用腳踩踏而能夠操作的未圖示的踏板，例如是蹺蹺板式的踏板。通過(guò)踩踏踏板的前側(cè)或后側(cè)的任一方而與前述的操作桿同樣地產(chǎn)生先導(dǎo)壓，控制行駛用控制閥，液壓馬達(dá)5c進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而能夠使液壓挖掘機(jī)100前進(jìn)或后退。若將2個(gè)踏板同時(shí)且踩踏前側(cè)，則液壓挖掘機(jī)100前進(jìn)，若踩踏后側(cè)，則液壓挖掘機(jī)100后退。若踩踏單方的踏板的前側(cè)或后側(cè)，則履帶5a、5b的僅單側(cè)旋轉(zhuǎn)，能夠使液壓挖掘機(jī)100轉(zhuǎn)彎。如此，操作員在欲使液壓挖掘機(jī)100行駛時(shí)，若執(zhí)行用手使操作桿向前后傾倒、或用腳踩踏踏板的前側(cè)或后側(cè)中的任一方，則能夠使行駛裝置5的液壓馬達(dá)5c驅(qū)動(dòng)。如圖2所示，行駛操作構(gòu)件33L、33R存在2組。通過(guò)對(duì)左側(cè)的行駛操作構(gòu)件33L進(jìn)行操作，使左側(cè)的液壓馬達(dá)5c驅(qū)動(dòng)而能夠使左側(cè)的履帶5b動(dòng)作。通過(guò)對(duì)右側(cè)的行駛操作構(gòu)件33R進(jìn)行操作，使右側(cè)的液壓馬達(dá)5c驅(qū)動(dòng)而能夠使右側(cè)的履帶5a動(dòng)作。操作裝置30根據(jù)對(duì)行駛操作構(gòu)件33L、33R的輸入即操作內(nèi)容而產(chǎn)生先導(dǎo)壓，并將產(chǎn)生的先導(dǎo)壓向液壓控制閥38所具備的行駛用控制閥供給。根據(jù)該先導(dǎo)壓的大小而使行駛用控制閥動(dòng)作，向行駛用的液壓馬達(dá)5c供給工作油。在行駛操作構(gòu)件33L、33R為電氣方式的桿時(shí)，使用例如電位計(jì)等來(lái)檢測(cè)對(duì)行駛操作構(gòu)件33L、33R的輸入即操作內(nèi)容，將輸入轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(檢測(cè)信號(hào))而向作業(yè)機(jī)控制裝置25輸送。作業(yè)機(jī)控制裝置25基于該檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制行駛用控制閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)36進(jìn)行控制。發(fā)動(dòng)機(jī)36驅(qū)動(dòng)液壓泵37，向液壓挖掘機(jī)100所具備的動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11及鏟斗油缸12等液壓設(shè)備供給工作油。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26上電連接有旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)傳感器36R及燃料調(diào)整標(biāo)度盤(pán)26D。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26基于旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)傳感器36R檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)36的曲軸的旋轉(zhuǎn)速度及燃料調(diào)整標(biāo)度盤(pán)26D的設(shè)定等來(lái)控制向發(fā)動(dòng)機(jī)36供給的燃料的量。如此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置26對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)36進(jìn)行控制。泵控制裝置27對(duì)液壓挖掘機(jī)100所具備的液壓泵37進(jìn)行控制。液壓泵37例如是通過(guò)變更斜盤(pán)的偏轉(zhuǎn)角來(lái)變更工作油的噴出量等的斜盤(pán)式的液壓泵。泵控制裝置27例如經(jīng)由車(chē)內(nèi)信號(hào)線41從作業(yè)機(jī)控制裝置25獲取液壓控制閥38的液壓傳感器38C檢測(cè)到的先導(dǎo)壓。泵控制裝置27基于獲取的先導(dǎo)壓來(lái)控制液壓泵37的斜盤(pán)的偏轉(zhuǎn)角，由此控制從液壓泵37噴出的工作油的流量。從液壓泵37噴出的工作油經(jīng)由液壓控制閥38所具備的作業(yè)用控制閥或行駛用控制閥而向動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12及液壓馬達(dá)5c的至少1個(gè)供給，并對(duì)它們中的至少1個(gè)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。第一顯示裝置28是顯示圖像的裝置。第一顯示裝置28包括顯示部28M和控制部28C。第一顯示裝置28在圖1所示的液壓挖掘機(jī)100的駕駛室4內(nèi)，設(shè)置在駕駛席附近。在本實(shí)施方式中，第一顯示裝置28例如將液壓挖掘機(jī)100的運(yùn)轉(zhuǎn)信息顯示于顯示部28M。運(yùn)轉(zhuǎn)信息例如是液壓挖掘機(jī)100的累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、燃料的剩余量或發(fā)動(dòng)機(jī)36的冷卻水溫度等。在液壓挖掘機(jī)100具備周邊監(jiān)控用或后監(jiān)控器用的相機(jī)等時(shí)，第一顯示裝置28可以顯示該相機(jī)拍攝到的圖像。在本實(shí)施方式中，第一顯示裝置28除了將各種圖像顯示于顯示部28M之外，還作為輸入裝置發(fā)揮功能。為此，第一顯示裝置28在顯示部28M的下方具備輸入裝置28I。在本實(shí)施方式中，輸入裝置28I將多個(gè)按鈕式的開(kāi)關(guān)相對(duì)于顯示部28M的橫向平行地排列。通過(guò)操作輸入裝置28I，能夠切換顯示于顯示部28M的圖像、或執(zhí)行與液壓挖掘機(jī)100的動(dòng)作相關(guān)的各種設(shè)定。需要說(shuō)明的是，可以通過(guò)將輸入裝置28I裝入到顯示部28M的觸摸面板來(lái)構(gòu)成第一顯示裝置28。而且，輸入裝置28I可以與第一顯示裝置28分體地設(shè)于駕駛席附近的副儀表板。第二顯示裝置39是顯示圖像的裝置。第二顯示裝置39包括顯示部39M和控制部39C。第二顯示裝置39設(shè)置在圖1所示的液壓挖掘機(jī)100的駕駛室4內(nèi)的駕駛席附近。在本實(shí)施方式中，第二顯示裝置39例如將液壓挖掘機(jī)100具備的鏟斗8的鏟邊8T的與施工現(xiàn)場(chǎng)的地形對(duì)應(yīng)的位置信息作為圖像而顯示于顯示部39M。此時(shí)，第二顯示裝置39可以將鏟邊8T欲挖掘的施工現(xiàn)場(chǎng)的地形相關(guān)的信息與鏟邊8T的位置信息一起顯示。在本實(shí)施方式中，第二顯示裝置39的顯示部39M例如是液晶顯示裝置，但并不限定于此?？刂撇?9C控制顯示部39M的動(dòng)作、或求出鏟邊8T的位置信息。而且，控制部39C將表示鏟邊8T的位置與施工現(xiàn)場(chǎng)的地形的相對(duì)位置關(guān)系的指引圖像顯示于顯示部39M。為此，控制部39C存儲(chǔ)關(guān)于施工現(xiàn)場(chǎng)的地形的全局坐標(biāo)位置信息。在本實(shí)施方式中，第二顯示裝置39在顯示部39M的下方具備輸入裝置39I。在本實(shí)施方式中，例如，在顯示部39M等設(shè)置觸摸面板，使用該觸摸面板作為輸入裝置39I來(lái)切換顯示于顯示部39M的指引圖像、或變更指引的內(nèi)容、或輸入各種設(shè)定。輸入裝置39I將多個(gè)按鈕式的開(kāi)關(guān)相對(duì)于顯示部39M的橫向平行地排列。通過(guò)操作輸入裝置39I，可以切換顯示于顯示部39M的指引圖像、或變更指引的內(nèi)容。在本實(shí)施方式中，第二顯示裝置39的功能可以由第一顯示裝置28實(shí)現(xiàn)。IMU29檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的角速度及加速度。伴隨著液壓挖掘機(jī)100的動(dòng)作，生成在行駛時(shí)產(chǎn)生的加速度、在轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的角加速度及重力加速度這樣的各種加速度，但是IMU29檢測(cè)至少包括重力加速度的加速度，并不區(qū)分各加速度的種類(lèi)地將檢測(cè)到的加速度輸出。IMU29為了以更高的精度檢測(cè)加速度，例如優(yōu)選設(shè)置在液壓挖掘機(jī)100的上部回旋體3的回旋中心軸上，但也可以如前述那樣將IMU29設(shè)置在駕駛室4的下部，IMU29的詳細(xì)情況在后文敘述。這種情況下，將從上部回旋體3的回旋中心軸的位置到IMU29的設(shè)置位置的距離作為回旋半徑，求出根據(jù)離心力而求得的加速度(以下，適當(dāng)稱(chēng)為離心加速度)和角加速度，只要從IMU29輸出的加速度減去離心加速度及角加速度的分量，由此來(lái)修正與IMU29的設(shè)置位置相伴的加速度的影響即可。關(guān)于離心加速度及角加速度的分量的詳細(xì)情況在后文敘述。IMU29在圖1A及圖1B所示的局部坐標(biāo)系(x，y，z)中檢測(cè)x軸方向、y軸方向及z軸方向的加速度以及繞x軸、y軸及z軸的角速度(旋轉(zhuǎn)角速度)。在圖1所示的例子中，x軸是與液壓挖掘機(jī)100的前后方向平行的軸，y軸是與液壓挖掘機(jī)100的寬度方向平行的軸，z軸是與x軸及y軸這雙方正交的軸。接著，說(shuō)明作業(yè)機(jī)控制裝置25執(zhí)行的挖掘控制的一例。(挖掘控制的一例)圖3A是表示目標(biāo)施工面的一例的示意圖。圖3B是表示作業(yè)機(jī)控制裝置25及第二顯示裝置39的框圖。圖4是表示目標(biāo)挖掘地形73I與鏟斗8的鏟邊8T之間的關(guān)系的一例的圖。圖5是表示目標(biāo)速度、垂直速度分量、水平速度分量之間的關(guān)系的示意圖。圖6是表示垂直速度分量和水平速度分量的計(jì)算方法的圖。圖7是表示垂直速度分量和水平速度分量的計(jì)算方法的圖。圖8是表示鏟邊與目標(biāo)挖掘地形73I之間的距離的示意圖。圖9是表示限制速度信息的一例的坐標(biāo)圖。圖10是表示動(dòng)臂的限制速度的垂直速度分量的計(jì)算方法的示意圖。圖11是表示動(dòng)臂的限制速度的垂直速度分量與動(dòng)臂的限制速度之間的關(guān)系的示意圖。圖12是表示鏟邊的移動(dòng)引起的動(dòng)臂的限制速度的變化的一例的圖。如圖3B所示，第二顯示裝置39生成目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U而向作業(yè)機(jī)控制裝置25輸出。挖掘控制例如在液壓挖掘機(jī)100的操作員使用圖2所示的輸入裝置39I來(lái)選擇執(zhí)行挖掘控制的情況下被執(zhí)行。在執(zhí)行挖掘控制時(shí)，作業(yè)機(jī)控制裝置25使用動(dòng)臂操作量MB、斗桿操作量MA及鏟斗操作量MT、以及從第二顯示裝置39獲取的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U、及從傳感器控制裝置24獲取的傾斜度角α1、α2、α3，生成挖掘控制所需的動(dòng)臂介入指令CBI、并根據(jù)需要來(lái)生成斗桿指令信號(hào)及鏟斗指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制閥及介入閥而控制作業(yè)機(jī)2。首先，對(duì)第二顯示裝置39進(jìn)行說(shuō)明。第二顯示裝置39包括目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A、鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B、目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D。目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A、鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B及目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D的功能由控制部39C實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A是第二顯示裝置39的存儲(chǔ)部的一部分，儲(chǔ)存作為表示作業(yè)區(qū)域中的目標(biāo)形狀的信息的目標(biāo)施工信息T。目標(biāo)施工信息T包括為了生成作為表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的信息的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U所需的坐標(biāo)數(shù)據(jù)及角度數(shù)據(jù)。目標(biāo)施工信息T包括多個(gè)目標(biāo)施工面71的位置信息。作業(yè)機(jī)控制裝置25控制作業(yè)機(jī)2或者使顯示部39M顯示目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)Ua所需的目標(biāo)施工信息T，例如通過(guò)無(wú)線通信從管理中心的管理服務(wù)器向目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A下載。而且，可以是將保存有目標(biāo)施工信息T的終端裝置與第二顯示裝置39連接，將目標(biāo)施工信息T向目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A下載，也可以是可移動(dòng)的存儲(chǔ)裝置與第二顯示裝置39連接而將目標(biāo)施工信息T向目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A轉(zhuǎn)送。鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B基于從全局坐標(biāo)運(yùn)算部23獲取的基準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)P及回旋體方位數(shù)據(jù)Q，生成通過(guò)上部回旋體3的回旋軸z的表示液壓挖掘機(jī)100的回旋中心的位置的回旋中心位置數(shù)據(jù)?；匦行奈恢脭?shù)據(jù)與局部坐標(biāo)系的基準(zhǔn)位置PL的xy坐標(biāo)一致。鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B基于回旋中心位置數(shù)據(jù)和從傳感器控制裝置24獲取的作業(yè)機(jī)2的傾斜度角α1、α2、α3，生成表示鏟斗8的鏟邊8T的當(dāng)前位置的鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)S。如前述那樣，鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B例如以10Hz的頻率從全局坐標(biāo)運(yùn)算部23獲取基準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)P和回旋體方位數(shù)據(jù)Q。因此，鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B能夠以例如10Hz的頻率對(duì)鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)S進(jìn)行更新。鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B將更新后的鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)S向目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D輸出。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D獲取儲(chǔ)存于目標(biāo)施工信息儲(chǔ)存部39A的目標(biāo)施工信息T和來(lái)自鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B的鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)S。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D在局部坐標(biāo)系中將通過(guò)鏟邊8T的當(dāng)前時(shí)刻的鏟邊位置P4的垂線與目標(biāo)施工面71的交點(diǎn)設(shè)定為挖掘?qū)ο笪恢?4。挖掘?qū)ο笪恢?4是鏟斗8的鏟邊位置P4的正下方的點(diǎn)。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D基于目標(biāo)施工信息T和鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)S，如圖3A所示，獲取被規(guī)定在上部回旋體3的前后方向上且通過(guò)挖掘?qū)ο笪恢?4的作業(yè)機(jī)2的平面72與由多個(gè)目標(biāo)施工面71表示的目標(biāo)施工信息T的交線73作為目標(biāo)挖掘地形73I的候補(bǔ)線。挖掘?qū)ο笪恢?4是候補(bǔ)線上的一點(diǎn)。平面72是作業(yè)機(jī)2動(dòng)作的平面(動(dòng)作平面)。在動(dòng)臂6及斗桿7不繞著與液壓挖掘機(jī)100的局部坐標(biāo)系的z軸平行的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作平面是與液壓挖掘機(jī)100的xz平面平行的平面。在動(dòng)臂6及斗桿7的至少一方繞著與液壓挖掘機(jī)100的局部坐標(biāo)系的z軸平行的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作平面是與斗桿轉(zhuǎn)動(dòng)的軸即圖1所示的斗桿銷(xiāo)14的軸線正交的平面。以下，將作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作平面稱(chēng)為斗桿動(dòng)作平面。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D將目標(biāo)施工信息T的挖掘?qū)ο笪恢?4的前后的一個(gè)或多個(gè)拐點(diǎn)及其前后的線確定為挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)挖掘地形73I。在圖3A所示的例子中，將2個(gè)拐點(diǎn)Pv1、Pv2及其前后的線確定為目標(biāo)挖掘地形73I。并且，目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D將挖掘?qū)ο笪恢?4的前后的一個(gè)或多個(gè)拐點(diǎn)的位置信息及其前后的線的角度信息生成為表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的信息即目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U。在本實(shí)施方式中，目標(biāo)挖掘地形73I由線來(lái)規(guī)定，但也可以例如基于鏟斗8的寬度等而規(guī)定為面。如此生成的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U具有多個(gè)目標(biāo)施工面71的一部分的信息。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D將生成的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U向作業(yè)機(jī)控制裝置25輸出。在本實(shí)施方式中，第二顯示裝置39和作業(yè)機(jī)控制裝置直接進(jìn)行信號(hào)的交接，但也可以例如經(jīng)由CAN(ControllerAreaNetwork)那樣的車(chē)內(nèi)信號(hào)線來(lái)交接信號(hào)。在本實(shí)施方式中，目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U是作業(yè)機(jī)2動(dòng)作的作為動(dòng)作平面的平面72與表示目標(biāo)形狀的至少1個(gè)目標(biāo)施工面(第一目標(biāo)施工面)71交叉的部分的信息。平面72是圖1B所示的局部坐標(biāo)系(x，y，z)中的xz平面。通過(guò)利用平面72切出多個(gè)目標(biāo)施工面71而得到的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U適當(dāng)稱(chēng)為前后方向目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U。第二顯示裝置39根據(jù)需要基于作為第一目標(biāo)挖掘地形信息的前后方向目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U而在顯示部39M上顯示目標(biāo)挖掘地形73I。作為顯示用的信息，使用顯示用的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)Ua?；陲@示用的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)Ua，例如，將圖2所示那樣的表示作為鏟斗8的挖掘?qū)ο蠖O(shè)定的目標(biāo)挖掘地形73I與鏟邊8T之間的位置關(guān)系的圖像顯示在顯示部39M上。第二顯示裝置39基于顯示用的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)Ua而在顯示部39M上顯示目標(biāo)挖掘地形(顯示用的目標(biāo)挖掘地形)73I。向作業(yè)機(jī)控制裝置25輸出的前后方向目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U使用于挖掘控制。將使用于挖掘控制的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U適當(dāng)稱(chēng)為作業(yè)用目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)。如前述那樣，目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D以例如10Hz的頻率從鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)生成部39B獲取鏟斗鏟邊位置數(shù)據(jù)S。因此，目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)生成部39D能夠以例如10Hz的頻率對(duì)前后方向目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U進(jìn)行更新，并向作業(yè)機(jī)控制裝置25輸出。接著，對(duì)作業(yè)機(jī)控制裝置25進(jìn)行說(shuō)明。作業(yè)機(jī)控制裝置25具有目標(biāo)速度確定部90、距離獲取部91、限制速度確定部92、作業(yè)機(jī)控制部93。作業(yè)機(jī)控制裝置25使用基于前述的前后方向目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U的目標(biāo)挖掘地形73I來(lái)執(zhí)行挖掘控制。如此，在本實(shí)施方式中，存在使用于顯示的目標(biāo)挖掘地形73I和使用于挖掘控制的目標(biāo)挖掘地形73I。將前者稱(chēng)為顯示用目標(biāo)挖掘地形，將后者稱(chēng)為挖掘控制用目標(biāo)挖掘地形。在本實(shí)施方式中，目標(biāo)速度確定部90、距離獲取部91、限制速度確定部92及作業(yè)機(jī)控制部93的功能由圖2所示的作業(yè)機(jī)用處理部25P來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，說(shuō)明作業(yè)機(jī)控制裝置25進(jìn)行的挖掘控制。目標(biāo)速度確定部90確定動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm、斗桿目標(biāo)速度Vc_am、鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt。動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm是僅動(dòng)臂油缸10被驅(qū)動(dòng)時(shí)的鏟邊8T的速度。斗桿目標(biāo)速度Vc_am是僅斗桿油缸11被驅(qū)動(dòng)時(shí)的鏟邊8T的速度。鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt是僅鏟斗油缸12被驅(qū)動(dòng)時(shí)的鏟邊8T的速度。動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm根據(jù)動(dòng)臂操作量MB來(lái)計(jì)算。斗桿目標(biāo)速度Vc_am根據(jù)斗桿操作量MA來(lái)計(jì)算。鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt根據(jù)鏟斗操作量MT來(lái)計(jì)算。作業(yè)機(jī)用存儲(chǔ)部25M存儲(chǔ)有對(duì)動(dòng)臂操作量MB與動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的目標(biāo)速度信息。目標(biāo)速度確定部90通過(guò)參照目標(biāo)速度信息來(lái)確定與動(dòng)臂操作量MB對(duì)應(yīng)的動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm。目標(biāo)速度信息例如是記載有動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm相對(duì)于動(dòng)臂操作量MB的大小的映射。目標(biāo)速度信息可以是表或數(shù)學(xué)式等方式。目標(biāo)速度信息包括對(duì)斗桿操作量MA與斗桿目標(biāo)速度Vc_am之間的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的信息。目標(biāo)速度信息包括對(duì)鏟斗操作量MT與鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt之間的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的信息。目標(biāo)速度確定部90通過(guò)參照目標(biāo)速度信息來(lái)確定與斗桿操作量MA對(duì)應(yīng)的斗桿目標(biāo)速度Vc_am。目標(biāo)速度確定部90通過(guò)參照目標(biāo)速度信息來(lái)確定與鏟斗操作量MT對(duì)應(yīng)的鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt。如圖7所示，目標(biāo)速度確定部90將動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm轉(zhuǎn)換成與目標(biāo)挖掘地形73I(目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U)垂直的方向的速度分量(以下，適當(dāng)稱(chēng)為垂直速度分量)Vcy_bm及與目標(biāo)挖掘地形73I(目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U)平行的方向的速度分量(以下，適當(dāng)稱(chēng)為水平速度分量)Vcx_bm。例如，首先，目標(biāo)速度確定部90獲取IMU29檢測(cè)到的傾斜度角θ5，求出與目標(biāo)挖掘地形73I正交的方向的相對(duì)于全局坐標(biāo)系的垂直軸的傾斜度。而后，目標(biāo)速度確定部90根據(jù)上述的傾斜度來(lái)求出表示局部坐標(biāo)系的垂直軸與正交于目標(biāo)挖掘地形73I的方向的傾斜度的角度β2(參照?qǐng)D6)。接著，如圖6所示，目標(biāo)速度確定部90根據(jù)局部坐標(biāo)系的垂直軸與動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm的方向所成的角度β2，通過(guò)三角函數(shù)將動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm轉(zhuǎn)換成局部坐標(biāo)系的垂直軸方向的速度分量VL1_bm和水平軸方向的速度分量VL2_bm。并且，如圖7所示，目標(biāo)速度確定部90根據(jù)前述的局部坐標(biāo)系的垂直軸與正交于目標(biāo)挖掘地形73I的方向的傾斜度β1，通過(guò)三角函數(shù)將局部坐標(biāo)系的垂直軸方向的速度分量VL1_bm和水平軸方向的速度分量VL2_bm轉(zhuǎn)換成前述的相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形73I的垂直速度分量Vcy_bm及水平速度分量Vcx_bm。同樣，目標(biāo)速度確定部90將斗桿目標(biāo)速度Vc_am轉(zhuǎn)換成局部坐標(biāo)系的垂直軸方向的垂直速度分量Vcy_am及水平速度分量Vcx_am。目標(biāo)速度確定部90將鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt轉(zhuǎn)換成局部坐標(biāo)系的垂直軸方向的垂直速度分量Vcy_bkt及水平速度分量Vcx_bkt。如圖8所示，距離獲取部91獲取鏟斗8的鏟邊8T與目標(biāo)挖掘地形73I之間的距離d。詳細(xì)而言，距離獲取部91根據(jù)如前述那樣獲取的鏟邊8T的位置信息及表示目標(biāo)挖掘地形73I的位置的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U等，計(jì)算鏟斗8的鏟邊8T與目標(biāo)挖掘地形73I之間的最短的距離d。在本實(shí)施方式中，基于鏟斗8的鏟邊8T與目標(biāo)挖掘地形73I之間的最短的距離d來(lái)執(zhí)行挖掘控制。限制速度確定部92基于鏟斗8的鏟邊8T與目標(biāo)挖掘地形73I之間的距離d，來(lái)計(jì)算圖1所示的作業(yè)機(jī)2整體的限制速度Vcy_lmt。作業(yè)機(jī)2整體的限制速度Vcy_lmt是在鏟斗8的鏟邊8T接近目標(biāo)挖掘地形73I的方向上能夠允許的鏟邊8T的移動(dòng)速度。圖2所示的作業(yè)機(jī)用存儲(chǔ)部25M存儲(chǔ)有對(duì)距離d與限制速度Vcy_lmt之間的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的限制速度信息。圖9示出限制速度信息的一例。圖9中的橫軸是距離d，縱軸是限制速度Vcy。在本實(shí)施方式中，鏟邊8T位于目標(biāo)挖掘地形73I的外方即位于液壓挖掘機(jī)100的作業(yè)機(jī)2側(cè)時(shí)的距離d為正值，鏟邊8T位于目標(biāo)挖掘地形73I的內(nèi)方即位于比目標(biāo)挖掘地形73I靠挖掘?qū)ο蟮膬?nèi)部側(cè)的位置時(shí)的距離d為負(fù)值。這也可以是例如圖8所圖示那樣，鏟邊8T位于目標(biāo)挖掘地形73I的上方時(shí)的距離d為正值，鏟邊8T位于目標(biāo)挖掘地形73I的下方時(shí)的距離d為負(fù)值。而且，鏟邊8T相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形73I而處于未侵蝕的位置時(shí)的距離d為正值，鏟邊8T相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形73I而處于侵蝕的位置時(shí)的距離d為負(fù)值。在鏟邊8T位于目標(biāo)挖掘地形73I上時(shí)，即鏟邊8T與目標(biāo)挖掘地形73I相接時(shí)的距離d為0。在本實(shí)施方式中，鏟邊8T從目標(biāo)挖掘地形73I的內(nèi)方朝向外方時(shí)的速度為正值，鏟邊8T從目標(biāo)挖掘地形73I的外方朝向內(nèi)方時(shí)的速度為負(fù)值。即，鏟邊8T朝向目標(biāo)挖掘地形73I的上方時(shí)的速度為正值，鏟邊8T朝向下方時(shí)的速度為負(fù)值。在限制速度信息中，距離d為d1與d2之間時(shí)的限制速度Vcy_lmt的傾斜度小于距離d為d1以上或d2以下時(shí)的傾斜度。d1大于0。d2小于0。在目標(biāo)挖掘地形73I附近的操作中，為了更詳細(xì)地設(shè)定限制速度，使距離d為d1與d2之間時(shí)的傾斜度小于距離d為d1以上或d2以下時(shí)的傾斜度。在距離d為d1以上時(shí)，限制速度Vcy_lmt為負(fù)值，距離d越大而限制速度Vcy_lmt越小。即，在距離d為d1以上時(shí)，在比目標(biāo)挖掘地形73I靠上方的位置，鏟邊8T越遠(yuǎn)離目標(biāo)挖掘地形73I，朝向目標(biāo)挖掘地形73I的下方的速度越大，限制速度Vcy_lmt的絕對(duì)值越大。在距離d為0以下時(shí)，限制速度Vcy_lmt為正值，距離d越小而限制速度Vcy_lmt越大。即，鏟斗8的鏟邊8T遠(yuǎn)離目標(biāo)挖掘地形73I的距離d為0以下時(shí)，在比目標(biāo)挖掘地形73I靠下方的位置，鏟邊8T越遠(yuǎn)離目標(biāo)挖掘地形73I，朝向目標(biāo)挖掘地形73I的上方的速度越大，限制速度Vcy_lmt的絕對(duì)值越大。距離d為第一規(guī)定值dth1以上的話，限制速度Vcy_lmt成為Vmin。第一規(guī)定值dth1為正值且大于d1。Vmin小于目標(biāo)速度的最小值。即，距離d為第一規(guī)定值dth1以上的話，不進(jìn)行作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作的限制。因此，鏟邊8T在目標(biāo)挖掘地形73I的上方較大地遠(yuǎn)離目標(biāo)挖掘地形73I時(shí)，不進(jìn)行作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作的限制即挖掘控制。在距離d小于第一規(guī)定值dth1時(shí)，進(jìn)行作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作的限制。詳細(xì)而言，如后述那樣，在距離d小于第一規(guī)定值dth1時(shí)，進(jìn)行動(dòng)臂6的動(dòng)作的限制。限制速度確定部92根據(jù)作業(yè)機(jī)2整體的限制速度Vcy_lmt、斗桿目標(biāo)速度Vc_am、鏟斗目標(biāo)速度Vc_bkt來(lái)計(jì)算動(dòng)臂6的限制速度的垂直速度分量(以下，適當(dāng)稱(chēng)為動(dòng)臂6的限制垂直速度分量)Vcy_bm_lmt。如圖10所示，限制速度確定部92從作業(yè)機(jī)2整體的限制速度Vcy_lmt減去斗桿目標(biāo)速度的垂直速度分量Vcy_am、鏟斗目標(biāo)速度的垂直速度分量Vcy_bkt，由此計(jì)算動(dòng)臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt。如圖11所示，限制速度確定部92將動(dòng)臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt轉(zhuǎn)換成動(dòng)臂6的限制速度(動(dòng)臂限制速度)Vc_bm_lmt。限制速度確定部92根據(jù)前述的動(dòng)臂6的傾斜度角α1、斗桿7的傾斜度角α2、鏟斗8的傾斜度角α3、GNSS天線20、21的基準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)及目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)U等，求出動(dòng)臂限制速度Vc_bm_lmt的方向與垂直于目標(biāo)挖掘地形73I的方向之間的關(guān)系，并將動(dòng)臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt轉(zhuǎn)換成動(dòng)臂限制速度Vc_bm_lmt。這種情況下的運(yùn)算通過(guò)與前述的根據(jù)動(dòng)臂目標(biāo)速度Vc_bm來(lái)求出垂直于目標(biāo)挖掘地形73I的方向的垂直速度分量Vcy_bm的運(yùn)算相反的次序進(jìn)行。后述的梭式閥151選擇基于動(dòng)臂6的操作而生成的先導(dǎo)壓力與基于動(dòng)臂介入指令CBI而后述的介入閥127C生成的先導(dǎo)壓力中的較大的一方，并將其向后述的方向控制閥164供給。在基于動(dòng)臂介入指令CBI的先導(dǎo)壓力比基于動(dòng)臂6的操作而生成的先導(dǎo)壓力大時(shí)，在基于動(dòng)臂介入指令CBI的先導(dǎo)壓力下，與動(dòng)臂油缸10對(duì)應(yīng)的后述的方向控制閥164動(dòng)作。其結(jié)果是，能實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)臂限制速度Vc_bm_lmt的動(dòng)臂6的驅(qū)動(dòng)。作業(yè)機(jī)控制部93對(duì)作業(yè)機(jī)...