作业机械的姿态运算装置、作业机械及作业机械的姿态运算方法与流程

本发明涉及作业机械的姿态运算装置、作业机械及作业机械的姿态运算方法。

背景技术：
近年来，在液压挖掘机或推土机等作业机械中，存在如下技术：以避免超过挖掘对象的不可侵入区域的边界线而进一步挖掘的方式控制作业机，使其沿着边界线挖掘(例如，专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：国际公开第1995/030059号公报发明要解决的课题在使作业机械沿着表示作业机的挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形进行挖掘的情况下，需要求出作业机械所具备的作业机的位置，例如，在液压挖掘机中，需要求出铲斗的铲边的位置。这种情况下，需要准确地求出作业机械的与倾斜相关的信息。例如，将IMU(InertialMeasurementUnit：惯性计测装置)搭载于作业机械，根据IMU的检测值来得到倾滚角及俯仰角这样的倾斜度角作为作业机的与倾斜相关的信息。在作业机械进行动作的情况下，需要求出与作业机械的动作对应的作业机的位置，使作业机械沿着目标挖掘地形进行挖掘，并以抑制超过边界线地挖入挖掘对象的方式控制作业机，因此，要求检测姿态角时的响应性高。然而，若提高检测姿态角时的响应性，则IMU检测到的姿态角有时会以短周期发生变动。因此，在作业机械静止时使作业机械沿着目标挖掘地形进行挖掘，以抑制超过边界线地挖入挖掘对象的方式控制作业机的情况下，作业机的位置的检测结果有时会出现振动。

技术实现要素：
本发明目的在于，以无论作业机械的动作状态如何都能够抑制超过目标挖掘地形地挖入挖掘对象的方式控制作业机。解决方案本发明涉及一种作业机械的姿态运算装置，其用于求出具备作业机的作业机械的姿态角，其中，所述作业机械的姿态运算装置包括：检测装置，其设于所述作业机械，并用于检测角速度及加速度；第一姿态角运算部，其设于所述检测装置，并根据由所述检测装置检测到的所述角速度及所述加速度来求出所述作业机械的姿态角；低通滤波器，其使所述第一姿态角运算部求出的姿态角通过并将该姿态角作为第一姿态角而输出；第二姿态角运算部，其将根据由所述检测装置检测到的所述角速度及所述加速度来求出的姿态角作为第二姿态角而输出；选择部，其基于所述作业机械的与角度变动相关的信息来切换所述第一姿态角与所述第二姿态角并将其输出。本发明涉及一种作业机械的姿态运算装置，其用于求出具备作业机的作业机械的姿态角，其中，所述作业机械的姿态运算装置包括：检测装置，其设于所述作业机械，并用于检测角速度及加速度；姿态角运算部，其设于所述检测装置，并根据由所述检测装置检测到的所述角速度及所述加速度来求出所述作业机械的姿态角；低通滤波器，其对由所述姿态角运算部求出的姿态角进行滤波处理，而作为第一姿态角求出；选择部，其在所述姿态角运算部中将所述姿态角作为第二姿态角，基于所述作业机械的与角度变动相关的信息来切换所述第一姿态角与所述第二姿态角并将其输出。本发明优选的是，所述第二姿态角运算部包括：第一互补滤波器，其设定第一截止频率，减少根据由所述检测装置检测到的所述角速度及所述加速度来求出的所述姿态角中含有的杂音，并输出第三姿态角；第二互补滤波器，其设定与所述第一截止频率不同的第二截止频率，减少根据由所述检测装置检测到的所述角速度及所述加速度来求出的所述姿态角中含有的杂音，并输出第四姿态角；切换部，其根据所述作业机械的动作的状态，切换所述第三姿态角或所述第四姿态角并将其作为所述第二姿态角而输出。优选的是，所述第二姿态角是所述作业机械的姿态角通过了截止频率比所述低通滤波器高的滤波器后的姿态角。优选的是，所述与角度变动相关的信息是所述作业机械的与回旋相关的信息。优选的是，所述作业机械具备行驶体和在所述行驶体的上部设置的回旋体，所述作业机械的与回旋相关的信息是所述回旋体的回旋速度，在所述回旋速度为规定的阈值以下时，所述选择部输出所述第一姿态角，在所述回旋速度超过了规定的阈值时，所述选择部输出所述第二姿态角。优选的是，在所述第一姿态角与所述第二姿态角的差量超过了规定的阈值时，所述选择部输出所述第二姿态角。优选的是，在所述回旋体的回旋速度为规定的阈值以下时，所述选择部输出所述第一姿态角，在所述回旋速度超过了规定的阈值时，所述选择部输出所述第二姿态角，在所述第一姿态角与所述第二姿态角的差量超过了规定的阈值时，所述选择部输出所述第二姿态角。本发明涉及一种作业机械，其中，所述作业机械具备前述的作业机械的姿态运算装置，所述作业机械使用从所述作业机械的姿态运算装置输出的所述第一姿态角或所述第二姿态角来求出所述作业机械的至少一部分的位置信息。优选的是，所述作业机械具有：位置检测装置，其用于检测所述作业机械的位置信息；目标挖掘地形生成装置，其基于从所述作业机械的姿态运算装置输出的所述作业机械的至少一部分的位置信息和由所述位置检测装置检测到的位置信息来求出所述作业机的位置，并根据表示目标形状的目标施工面的信息来生成与表示所述作业机的挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形相关的信息。优选的是，所述作业机械具有显示装置，该显示装置基于用于显示所述目标挖掘地形的显示用的信息来显示所述目标挖掘地形。优选的是，所述作业机械具有作业机控制部，该作业机控制部基于从所述目标挖掘地形生成装置获取的与所述目标挖掘地形相关的信息，执行以使所述作业机接近挖掘对象的方向的速度成为限制速度以下的方式进行控制的挖掘控制。本发明涉及一种作业机械的姿态运算方法，其用于求出具备作业机的作业机械的姿态角，其中，使所述作业机械的姿态角通过低通滤波器并将该姿态角作为第一姿态角而输出，并将所述作业机械的姿态角作为第二姿态角而输出，基于所述作业机械的与角度变动相关的信息来切换所述第一姿态角与所述第二姿态角并将其输出。本发明能够以无论作业机械的动作状态如何都能够抑制超过目标挖掘地形地挖入挖掘对象的方式控制作业机。附图说明图1A是本实施方式的作业机械的立体图。图1B是本实施方式的作业机械的侧视图。图2是表示本实施方式的作业机械的控制系统的图。图3A是表示目标施工面的一例的示意图。图3B是表示作业机控制装置及第二显示装置的框图。图4是表示目标挖掘地形与铲斗的铲边之间的关系的一例的图。图5是表示目标速度、垂直速度分量、水平速度分量之间的关系的示意图。图6是表示垂直速度分量和水平速度分量的计算方法的图。图7是表示垂直速度分量和水平速度分量的计算方法的图。图8是表示铲边与目标挖掘地形之间的距离的示意图。图9是表示限制速度信息的一例的坐标图。图10是表示动臂的限制速度的垂直速度分量的计算方法的示意图。图11是表示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12是表示铲边的移动引起的动臂的限制速度的变化的一例的图。图13是表示本实施方式的控制系统及液压系统的一例的示意图。图14是将图13的一部分放大的图。图15是表示IMU的一例的框图。图16是传感器控制装置的控制框图。图17是用于说明上部回旋体的回旋速度的图。图18是表示互补滤波器的特性的图。图19是表示误差及误差的频率特性的图。图20是表示第一互补滤波器的增益及第二互补滤波器的增益与频率之间的关系的图。图21是表示第二姿态角运算部的切换部输出的第二姿态角、第三姿态角、第四姿态角的时间变化的一例的图。图22是表示求出第二姿态角的处理的一例的流程图。图23是表示本实施方式的变形例的第三姿态角与第四姿态角的切换所使用的表的一例的图。图24是表示本实施方式的姿态角计算方法的第一例的处理次序的流程图。图25是用于说明俯仰角的变化的图。图26是表示本实施方式的第二姿态角计算处理方法的处理次序的流程图。图27是具备消除离心力的功能的传感器控制装置的控制框图。图28是用于说明IMU的安装位置的一例的图。图29是用于说明液压挖掘机的局部坐标系和IMU的局部坐标系的图。图30是第一变形例的传感器控制装置的控制框图。图31是第二变形例的传感器控制装置的框图。具体实施方式参照附图，详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。<作业机械的整体结构>图1A是本实施方式的作业机械的立体图。图1B是本实施方式的作业机械的侧视图。图2是表示本实施方式的作业机械的控制系统的图。作为作业机械的液压挖掘机100具有作为主体部的车辆主体1和作业机2。车辆主体1具有作为回旋体的上部回旋体3和作为行驶体的行驶装置5。上部回旋体3在发动机室3EG的内部收容有图2所示的作为动力产生装置的发动机36及液压泵37等装置。发动机室3EG配置在上部回旋体3的一端侧。在本实施方式中，液压挖掘机100的作为动力产生装置的发动机36使用例如柴油发动机等内燃机，但动力产生装置并不限定于此。液压挖掘机100的动力产生装置也可以是例如将内燃机、发电电动机、蓄电装置组合而成的所谓混合动力方式的装置。上部回旋体3具有驾驶室4。驾驶室4设置在上部回旋体3的另一端侧。即，驾驶室4设置在与配置发动机室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内，配置有图2所示的第一显示装置28及操作装置30。关于第一显示装置28及操作装置30在后文叙述。在上部回旋体3的上方安装有扶手19。行驶装置5搭载上部回旋体3。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5的在左右设置的液压马达5c的一方或双方进行驱动，履带5a、5b旋转，由此使液压挖掘机100行驶。作业机2安装在上部回旋体3的驾驶室4的侧方侧。液压挖掘机100可以是代替履带5a、5b而具备轮胎、且具备将图2所示的发动机36的驱动力经由变速器向轮胎传递而能够行驶的行驶装置的方式。作为这样的方式的液压挖掘机100，有例如轮式液压挖掘机。而且，液压挖掘机100具有如下结构：具备这样的具有轮胎的行驶装置，而且在车辆主体(主体部)上安装作业机，而不具备图1所示那样的上部回旋体3及其回旋机构，液压挖掘机100可以是例如反铲装载机。即，反铲装载机在车辆主体上安装作业机，且具备构成车辆主体的一部分的行驶装置。上部回旋体3的配置作业机2及驾驶室4的一侧为前，配置发动机室3EG的一侧为后。朝向前方的左侧为上部回旋体3的左方，朝向前方的右侧为上部回旋体3的右方。而且，液压挖掘机100或车辆主体1以上部回旋体3为基准的行驶装置5侧为下，以行驶装置5为基准的上部回旋体3侧为上。在液压挖掘机100设置于水平面的情况下，下为铅垂方向即重力的作用方向侧，上为铅垂方向的相反侧。作业机2具有动臂6、斗杆7、铲斗8、动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12。动臂6的基端部经由动臂销13以能够转动的方式安装在车辆主体1的前部。斗杆7的基端部经由斗杆销14以能够转动的方式安装在动臂6的前端部。在斗杆7的前端部经由铲斗销15安装有铲斗8。铲斗8以铲斗销15为中心进行转动。铲斗8在与铲斗销15相反的一侧安装有多个铲8B。铲边8T是铲8B的前端。铲斗8也可以不具有多个铲8B。即，也可以不具有图1所示的铲8B而是铲边由钢板形成为直线形状的铲斗。作业机2可以具备例如具有一个铲的倾转铲斗。倾转铲斗是如下的铲斗：具备铲斗倾转油缸，通过铲斗向左右进行倾转倾斜，由此即使液压挖掘机处于倾斜地面也能够将斜面、平地进行成形、平整为自由的形状，且也能够进行基于底板的碾压作业。除此之外，作业机2也可以代替铲斗8而具备倾斜面铲斗或具备凿岩用的尖片的凿岩用的附件等。图1A所示的动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12分别是由工作油的压力(以下，适当称为液压)来驱动的液压油缸。动臂油缸10对动臂6进行驱动而使动臂6升降。斗杆油缸11对斗杆7进行驱动而使斗杆7以斗杆销14为中心转动。铲斗油缸12对铲斗8进行驱动而使铲斗8以铲斗销15为中心转动。在动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12等液压油缸与图2所示的液压泵37之间设有图2所示的液压控制阀38。液压控制阀38包括：用于驱动液压马达5c的行驶用控制阀；用于对动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12、以及使上部回旋体3回旋的回旋马达进行控制的作业机用控制阀。图2所示的作业机控制装置25通过控制液压控制阀38来控制向动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12、回旋马达或液压马达5c供给的工作油的流量。其结果是，动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12等的动作得以控制。在上部回旋体3的上部安装有天线20、21。天线20、21为了检测液压挖掘机100的当前位置而被使用。天线20、21与图2所示的用于检测液压挖掘机100的当前位置的全局坐标运算部23电连接。全局坐标运算部23利用RTK-GNSS(RealTimeKinematic-GlobalNavigationSatelliteSystems，GNSS称为全球导航卫星系统)来检测液压挖掘机100的当前位置。在以下的说明中，将天线20、21适当称为GNSS天线20、21。与GNSS天线20、21接收到的GNSS电波对应的信号向全局坐标运算部23输入。全局坐标运算部23检测GNSS天线20、21的设置位置。GNSS天线20、21的设置位置是液压挖掘机100的位置信息。GNSS天线优选在上部回旋体3之上设置在沿着液压挖掘机100的左右方向分离的两端位置。在本实施方式中，GNSS天线20、21安装于在上部回旋体3的宽度方向两侧分别安装的扶手19上。GNSS天线20、21安装于上部回旋体3的位置并不限定于扶手19，但是GNSS天线20、21设置在尽可能分离的位置上的话，液压挖掘机100的当前位置的检测精度提高，因此优选。而且，GNSS天线20、21优选设置在尽量不妨碍操作员的视野的位置。使用图1B，对全局坐标系及液压挖掘机100的局部坐标系进行说明。全局坐标系是成为液压挖掘机100的设置于作业区域GA的基准的、例如以基准桩80的基准位置PG为基准的由(X，Y，Z)表示的三维坐标系。如图3A所示，基准位置PG位于例如在作业区域GA设置的基准桩80的前端80T。在本实施方式中，全局坐标系例如是GNSS的坐标系。液压挖掘机100的局部坐标系是以液压挖掘机100为基准的由(x，y，z)表示的三维坐标系。局部坐标系中，与z轴正交且与作业机2的动臂6及斗杆7转动的轴正交的轴为x轴，与x轴正交的轴为y轴。x轴是与上部回旋体3的前后方向平行的轴，y轴是与上部回旋体3的宽度方向(横向)平行的轴。在本实施方式中，局部坐标系的基准位置PL位于例如上部回旋体3回旋用的摆动圆上。图1B所示的角度α1是动臂6的倾斜度角，角度α2是斗杆7的倾斜度角，角度α3是铲斗8的倾斜度角，角度θ5是车辆主体1的相对于前后方向的姿态角。倾斜角θ5是液压挖掘机100的俯仰角。倾斜角θ5即液压挖掘机100的俯仰角θ5是表示局部坐标相对于全局坐标的倾斜度的角度。(液压挖掘机的控制系统)使用图2，对液压挖掘机100的控制系统进行说明。液压挖掘机100包括作为作业机械的姿态运算装置的传感器控制装置24、作业机控制装置25、发动机控制装置26、泵控制装置27、第一显示装置28、检测角速度及加速度的IMU(InertialMeasurementUnit：惯性计测装置)29、第二显示装置39作为控制系统。它们设置在上部回旋体3的内部。在本实施方式中，IMU29在驾驶室4下部，安装于上部回旋体3上部的高刚性的框架。除此以外的装置设置在驾驶室4内。如图1B所示，IMU29设置在从成为上部回旋体3的旋转中心的z轴分离的位置。传感器控制装置24、作业机控制装置25、发动机控制装置26、泵控制装置27、第一显示装置28与设置在液压挖掘机100内的车内信号线41电连接。传感器控制装置24、作业机控制装置25、发动机控制装置26、泵控制装置27、第一显示装置28经由车内信号线41而能够相互通信。传感器控制装置24、IMU29、第二显示装置39与不同于车内信号线41的车内信号线42电连接。传感器控制装置24、IMU29、第二显示装置39经由车内信号线42而能够相互通信。全局坐标运算部23与第二显示装置39通过车内信号线43而电连接，且经由车内信号线43能够相互通信。IMU29也可以不与车内信号线42电连接，而是与车内信号线41电连接，从而与和车内信号线41电连接的其他电子设备能够相互通信。传感器控制装置24电连接有对图1所示的动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12的行程进行检测的传感器、以及对上部回旋体3的回旋角度进行检测的传感器等这样的各种传感器类35。动臂6的角度及斗杆7的角度例如由对动臂油缸10等的行程的变化进行检测的传感器来检测。传感器控制装置24对各种传感器类35检测到的信号实施了滤波处理或A/D(Analog/Digital)转换等各种信号处理之后，向车内信号线41输出。传感器控制装置24从车内信号线42获取IMU29输出的信号。IMU29输出的信号例如是加速度及角速度。在本实施方式中，IMU29根据自身检测到的加速度及角速度来求出姿态角并输出，因此该姿态角也是IMU29输出的信号。IMU29输出的姿态角是IMU29自身的姿态角，并且也是设置IMU29的作为作业机械的液压挖掘机100的姿态角。传感器控制装置24获取动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12各自具备的各行程传感器检测到的检测值，并将各检测值作为动臂6的倾斜度角α1、斗杆7的倾斜度角α2及铲斗8的倾斜度角α3而计算。传感器控制装置24基于液压挖掘机100的与角度变化相关的信息，来切换通过低通滤波器的第一姿态角与未通过该低通滤波器的第二姿态角并将其输出。与角度变化相关的信息包括例如液压挖掘机100的与包括回旋角度的变化的回旋相关的信息及与俯仰角的变化相关的信息等。在本实施方式中，传感器控制装置24使由IMU29求出的姿态角通过低通滤波器后并将其作为第一姿态角输出，使用从IMU29获取的加速度及角速度来求出姿态角，对求出的姿态角实施滤波处理而除去噪声后，使其不通过前述的低通滤波器而作为第二姿态角输出。并且，传感器控制装置24根据液压挖掘机100的与回旋相关的信息例如图1所示的上部回旋体3的回旋速度的大小来切换第一姿态角与第二姿态角并将其输出。回旋速度是利用时间对回旋角度进行微分所得到的值，相当于回旋角度的变化。由IMU29求出的姿态角、使用IMU29检测到的加速度及角速度来求出的姿态角、第一姿态角以及第二姿态角都是液压挖掘机100的与倾斜相关的信息。关于传感器控制装置24的处理的详细情况在后文叙述。作业机控制装置25基于来自操作装置30的输入，对图1所示的作业机2的动作进行控制。操作装置30具有作为操作部的作业机操作构件31L、31R及行驶操作构件33L、33R。在本实施方式中，作业机操作构件31L、31R及行驶操作构件33L、33R是先导压方式的杆，但并不限定于此。作业机操作构件31L、31R及行驶操作构件33L、33R也可以是例如电气方式的杆。例如，操作装置30具有在操作员的左侧设置的左操作杆31L和在操作员的右侧配置的右操作杆31R。左操作杆31L及右操作杆31R的前后左右的动作对应于两轴的动作。右操作杆31R的前后方向的操作对应于动臂6的操作。当右操作杆31R被向前方操作时，动臂6下降，当右操作杆31R被向后方操作时，动臂6上升。对应于右操作杆31R的前后方向的操作来执行动臂6的下降上升的动作。右操作杆31R的左右方向的操作对应于铲斗8的操作。当右操作杆31R被向左侧操作时，铲斗8进行挖掘，当右操作杆31R被向右侧操作时，铲斗8进行倾卸。对应于右操作杆31R左右方向的操作来执行铲斗8的挖掘或释放动作。左操作杆31L的前后方向的操作对应于斗杆7的回旋。当左操作杆31L被向前方操作时，斗杆7进行倾卸，当左操作杆31L被向后方操作时，斗杆7进行挖掘。左操作杆31L的左右方向的操作对应于上部回旋体3的回旋。当左操作杆31L被向左侧操作时，上部回旋体3进行左回旋，当左操作杆31L被向右侧操作时，上部回旋体3进行右回旋。在本实施方式中，动臂6的上升动作相当于倾卸动作。动臂6的下降动作相当于挖掘动作。斗杆7的挖掘动作相当于下降动作。斗杆7的倾卸动作相当于上升动作。铲斗8的挖掘动作相当于下降动作。铲斗8的倾卸动作相当于上升动作。需要说明的是，也可以将斗杆7的下降动作称为弯曲动作。也可以将斗杆7的上升动作称为伸长动作。作业机操作构件31L、31R是液压挖掘机100的操作员用于操作作业机2的构件，例如是操纵杆那样的具备抓握部分和杆件的操作杆。这样的结构的作业机操作构件31L、31R可以由操作员握住抓握部而使其向前后左右倾倒。例如通过对设置在左方的作业机操作构件31L进行操作，能够使斗杆7及上部回旋体3动作，通过对设置在右方的作业机操作构件31R进行操作，能够使铲斗8及动臂6动作。操作装置30根据对作业机操作构件31L、31R的输入即操作内容而产生先导压，并将产生的工作油的先导压向液压控制阀38所具备的作业用控制阀供给。此时，通过来自与各作业机的操作对应的操作装置的输入而产生先导压。作业机控制装置25检测产生的先导压，由此能够获知作业机操作构件31L、31R的输入的量即操作量。在本实施方式中，对应于动臂6被驱动时的作业机操作构件31R的操作而将基于检测到的先导压的操作量设为MB。同样，对应于斗杆7被驱动时的作业机操作构件31L的操作而将基于检测到的先导压的操作量设为MA，对应于铲斗8被驱动时的作业机操作构件31R的操作而将基于检测到的先导压的操作量设为MT。行驶操作构件33L、33R是操作员用于操作液压挖掘机100的行驶的构件。行驶操作构件33L、33R例如是具备抓握部和杆件的操作杆(以下，适当称为行驶杆)。这样的行驶操作构件33L、33R可以由操作员握住抓握部而使其向前后倾倒。对于行驶操作构件33L、33R，若2个操作杆同时向前倾倒，则液压挖掘机100前进，若向后倾倒，则液压挖掘机100后退。行驶操作构件33L、33R是操作员通过用脚踩踏而能够操作的未图示的踏板，例如是跷跷板式的踏板。通过踩踏踏板的前侧或后侧的任一方而与前述的操作杆同样地产生先导压，控制行驶用控制阀，液压马达5c进行驱动而能够使液压挖掘机100前进或后退。若将2个踏板同时且踩踏前侧，则液压挖掘机100前进，若踩踏后侧，则液压挖掘机100后退。若踩踏单方的踏板的前侧或后侧，则履带5a、5b的仅单侧旋转，能够使液压挖掘机100转弯。如此，操作员在欲使液压挖掘机100行驶时，若执行用手使操作杆向前后倾倒、或用脚踩踏踏板的前侧或后侧中的任一方，则能够使行驶装置5的液压马达5c驱动。如图2所示，行驶操作构件33L、33R存在2组。通过对左侧的行驶操作构件33L进行操作，使左侧的液压马达5c驱动而能够使左侧的履带5b动作。通过对右侧的行驶操作构件33R进行操作，使右侧的液压马达5c驱动而能够使右侧的履带5a动作。操作装置30根据对行驶操作构件33L、33R的输入即操作内容而产生先导压，并将产生的先导压向液压控制阀38所具备的行驶用控制阀供给。根据该先导压的大小而使行驶用控制阀动作，向行驶用的液压马达5c供给工作油。在行驶操作构件33L、33R为电气方式的杆时，使用例如电位计等来检测对行驶操作构件33L、33R的输入即操作内容，将输入转换成电信号(检测信号)而向作业机控制装置25输送。作业机控制装置25基于该检测信号来控制行驶用控制阀。发动机控制装置26对发动机36进行控制。发动机36驱动液压泵37，向液压挖掘机100所具备的动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12等液压设备供给工作油。在发动机控制装置26上电连接有旋转速度检测传感器36R及燃料调整标度盘26D。发动机控制装置26基于旋转速度检测传感器36R检测到的发动机36的曲轴的旋转速度及燃料调整标度盘26D的设定等来控制向发动机36供给的燃料的量。如此，发动机控制装置26对发动机36进行控制。泵控制装置27对液压挖掘机100所具备的液压泵37进行控制。液压泵37例如是通过变更斜盘的偏转角来变更工作油的喷出量等的斜盘式的液压泵。泵控制装置27例如经由车内信号线41从作业机控制装置25获取液压控制阀38的液压传感器38C检测到的先导压。泵控制装置27基于获取的先导压来控制液压泵37的斜盘的偏转角，由此控制从液压泵37喷出的工作油的流量。从液压泵37喷出的工作油经由液压控制阀38所具备的作业用控制阀或行驶用控制阀而向动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12及液压马达5c的至少1个供给，并对它们中的至少1个进行驱动。第一显示装置28是显示图像的装置。第一显示装置28包括显示部28M和控制部28C。第一显示装置28在图1所示的液压挖掘机100的驾驶室4内，设置在驾驶席附近。在本实施方式中，第一显示装置28例如将液压挖掘机100的运转信息显示于显示部28M。运转信息例如是液压挖掘机100的累计运转时间、燃料的剩余量或发动机36的冷却水温度等。在液压挖掘机100具备周边监控用或后监控器用的相机等时，第一显示装置28可以显示该相机拍摄到的图像。在本实施方式中，第一显示装置28除了将各种图像显示于显示部28M之外，还作为输入装置发挥功能。为此，第一显示装置28在显示部28M的下方具备输入装置28I。在本实施方式中，输入装置28I将多个按钮式的开关相对于显示部28M的横向平行地排列。通过操作输入装置28I，能够切换显示于显示部28M的图像、或执行与液压挖掘机100的动作相关的各种设定。需要说明的是，可以通过将输入装置28I装入到显示部28M的触摸面板来构成第一显示装置28。而且，输入装置28I可以与第一显示装置28分体地设于驾驶席附近的副仪表板。第二显示装置39是显示图像的装置。第二显示装置39包括显示部39M和控制部39C。第二显示装置39设置在图1所示的液压挖掘机100的驾驶室4内的驾驶席附近。在本实施方式中，第二显示装置39例如将液压挖掘机100具备的铲斗8的铲边8T的与施工现场的地形对应的位置信息作为图像而显示于显示部39M。此时，第二显示装置39可以将铲边8T欲挖掘的施工现场的地形相关的信息与铲边8T的位置信息一起显示。在本实施方式中，第二显示装置39的显示部39M例如是液晶显示装置，但并不限定于此。控制部39C控制显示部39M的动作、或求出铲边8T的位置信息。而且，控制部39C将表示铲边8T的位置与施工现场的地形的相对位置关系的指引图像显示于显示部39M。为此，控制部39C存储关于施工现场的地形的全局坐标位置信息。在本实施方式中，第二显示装置39在显示部39M的下方具备输入装置39I。在本实施方式中，例如，在显示部39M等设置触摸面板，使用该触摸面板作为输入装置39I来切换显示于显示部39M的指引图像、或变更指引的内容、或输入各种设定。输入装置39I将多个按钮式的开关相对于显示部39M的横向平行地排列。通过操作输入装置39I，可以切换显示于显示部39M的指引图像、或变更指引的内容。在本实施方式中，第二显示装置39的功能可以由第一显示装置28实现。IMU29检测液压挖掘机100的角速度及加速度。伴随着液压挖掘机100的动作，生成在行驶时产生的加速度、在转弯时产生的角加速度及重力加速度这样的各种加速度，但是IMU29检测至少包括重力加速度的加速度，并不区分各加速度的种类地将检测到的加速度输出。IMU29为了以更高的精度检测加速度，例如优选设置在液压挖掘机100的上部回旋体3的回旋中心轴上，但也可以如前述那样将IMU29设置在驾驶室4的下部，IMU29的详细情况在后文叙述。这种情况下，将从上部回旋体3的回旋中心轴的位置到IMU29的设置位置的距离作为回旋半径，求出根据离心力而求得的加速度(以下，适当称为离心加速度)和角加速度，只要从IMU29输出的加速度减去离心加速度及角加速度的分量，由此来修正与IMU29的设置位置相伴的加速度的影响即可。关于离心加速度及角加速度的分量的详细情况在后文叙述。IMU29在图1A及图1B所示的局部坐标系(x，y，z)中检测x轴方向、y轴方向及z轴方向的加速度以及绕x轴、y轴及z轴的角速度(旋转角速度)。在图1所示的例子中，x轴是与液压挖掘机100的前后方向平行的轴，y轴是与液压挖掘机100的宽度方向平行的轴，z轴是与x轴及y轴这双方正交的轴。接着，说明作业机控制装置25执行的挖掘控制的一例。(挖掘控制的一例)图3A是表示目标施工面的一例的示意图。图3B是表示作业机控制装置25及第二显示装置39的框图。图4是表示目标挖掘地形73I与铲斗8的铲边8T之间的关系的一例的图。图5是表示目标速度、垂直速度分量、水平速度分量之间的关系的示意图。图6是表示垂直速度分量和水平速度分量的计算方法的图。图7是表示垂直速度分量和水平速度分量的计算方法的图。图8是表示铲边与目标挖掘地形73I之间的距离的示意图。图9是表示限制速度信息的一例的坐标图。图10是表示动臂的限制速度的垂直速度分量的计算方法的示意图。图11是表示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12是表示铲边的移动引起的动臂的限制速度的变化的一例的图。如图3B所示，第二显示装置39生成目标挖掘地形数据U而向作业机控制装置25输出。挖掘控制例如在液压挖掘机100的操作员使用图2所示的输入装置39I来选择执行挖掘控制的情况下被执行。在执行挖掘控制时，作业机控制装置25使用动臂操作量MB、斗杆操作量MA及铲斗操作量MT、以及从第二显示装置39获取的目标挖掘地形数据U、及从传感器控制装置24获取的倾斜度角α1、α2、α3，生成挖掘控制所需的动臂介入指令CBI、并根据需要来生成斗杆指令信号及铲斗指令信号，驱动控制阀及介入阀而控制作业机2。首先，对第二显示装置39进行说明。第二显示装置39包括目标施工信息储存部39A、铲斗铲边位置数据生成部39B、目标挖掘地形数据生成部39D。目标施工信息储存部39A、铲斗铲边位置数据生成部39B及目标挖掘地形数据生成部39D的功能由控制部39C实现。目标施工信息储存部39A是第二显示装置39的存储部的一部分，储存作为表示作业区域中的目标形状的信息的目标施工信息T。目标施工信息T包括为了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所需的坐标数据及角度数据。目标施工信息T包括多个目标施工面71的位置信息。作业机控制装置25控制作业机2或者使显示部39M显示目标挖掘地形数据Ua所需的目标施工信息T，例如通过无线通信从管理中心的管理服务器向目标施工信息储存部39A下载。而且，可以是将保存有目标施工信息T的终端装置与第二显示装置39连接，将目标施工信息T向目标施工信息储存部39A下载，也可以是可移动的存储装置与第二显示装置39连接而将目标施工信息T向目标施工信息储存部39A转送。铲斗铲边位置数据生成部39B基于从全局坐标运算部23获取的基准位置数据P及回旋体方位数据Q，生成通过上部回旋体3的回旋轴z的表示液压挖掘机100的回旋中心的位置的回旋中心位置数据。回旋中心位置数据与局部坐标系的基准位置PL的xy坐标一致。铲斗铲边位置数据生成部39B基于回旋中心位置数据和从传感器控制装置24获取的作业机2的倾斜度角α1、α2、α3，生成表示铲斗8的铲边8T的当前位置的铲斗铲边位置数据S。如前述那样，铲斗铲边位置数据生成部39B例如以10Hz的频率从全局坐标运算部23获取基准位置数据P和回旋体方位数据Q。因此，铲斗铲边位置数据生成部39B能够以例如10Hz的频率对铲斗铲边位置数据S进行更新。铲斗铲边位置数据生成部39B将更新后的铲斗铲边位置数据S向目标挖掘地形数据生成部39D输出。目标挖掘地形数据生成部39D获取储存于目标施工信息储存部39A的目标施工信息T和来自铲斗铲边位置数据生成部39B的铲斗铲边位置数据S。目标挖掘地形数据生成部39D在局部坐标系中将通过铲边8T的当前时刻的铲边位置P4的垂线与目标施工面71的交点设定为挖掘对象位置74。挖掘对象位置74是铲斗8的铲边位置P4的正下方的点。目标挖掘地形数据生成部39D基于目标施工信息T和铲斗铲边位置数据S，如图3A所示，获取被规定在上部回旋体3的前后方向上且通过挖掘对象位置74的作业机2的平面72与由多个目标施工面71表示的目标施工信息T的交线73作为目标挖掘地形73I的候补线。挖掘对象位置74是候补线上的一点。平面72是作业机2动作的平面(动作平面)。在动臂6及斗杆7不绕着与液压挖掘机100的局部坐标系的z轴平行的轴转动时，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。在动臂6及斗杆7的至少一方绕着与液压挖掘机100的局部坐标系的z轴平行的轴转动时，作业机2的动作平面是与斗杆转动的轴即图1所示的斗杆销14的轴线正交的平面。以下，将作业机2的动作平面称为斗杆动作平面。目标挖掘地形数据生成部39D将目标施工信息T的挖掘对象位置74的前后的一个或多个拐点及其前后的线确定为挖掘对象的目标挖掘地形73I。在图3A所示的例子中，将2个拐点Pv1、Pv2及其前后的线确定为目标挖掘地形73I。并且，目标挖掘地形数据生成部39D将挖掘对象位置74的前后的一个或多个拐点的位置信息及其前后的线的角度信息生成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73I由线来规定，但也可以例如基于铲斗8的宽度等而规定为面。如此生成的目标挖掘地形数据U具有多个目标施工面71的一部分的信息。目标挖掘地形数据生成部39D将生成的目标挖掘地形数据U向作业机控制装置25输出。在本实施方式中，第二显示装置39和作业机控制装置直接进行信号的交接，但也可以例如经由CAN(ControllerAreaNetwork)那样的车内信号线来交接信号。在本实施方式中，目标挖掘地形数据U是作业机2动作的作为动作平面的平面72与表示目标形状的至少1个目标施工面(第一目标施工面)71交叉的部分的信息。平面72是图1B所示的局部坐标系(x，y，z)中的xz平面。通过利用平面72切出多个目标施工面71而得到的目标挖掘地形数据U适当称为前后方向目标挖掘地形数据U。第二显示装置39根据需要基于作为第一目标挖掘地形信息的前后方向目标挖掘地形数据U而在显示部39M上显示目标挖掘地形73I。作为显示用的信息，使用显示用的目标挖掘地形数据Ua。基于显示用的目标挖掘地形数据Ua，例如，将图2所示那样的表示作为铲斗8的挖掘对象而设定的目标挖掘地形73I与铲边8T之间的位置关系的图像显示在显示部39M上。第二显示装置39基于显示用的目标挖掘地形数据Ua而在显示部39M上显示目标挖掘地形(显示用的目标挖掘地形)73I。向作业机控制装置25输出的前后方向目标挖掘地形数据U使用于挖掘控制。将使用于挖掘控制的目标挖掘地形数据U适当称为作业用目标挖掘地形数据。如前述那样，目标挖掘地形数据生成部39D以例如10Hz的频率从铲斗铲边位置数据生成部39B获取铲斗铲边位置数据S。因此，目标挖掘地形数据生成部39D能够以例如10Hz的频率对前后方向目标挖掘地形数据U进行更新，并向作业机控制装置25输出。接着，对作业机控制装置25进行说明。作业机控制装置25具有目标速度确定部90、距离获取部91、限制速度确定部92、作业机控制部93。作业机控制装置25使用基于前述的前后方向目标挖掘地形数据U的目标挖掘地形73I来执行挖掘控制。如此，在本实施方式中，存在使用于显示的目标挖掘地形73I和使用于挖掘控制的目标挖掘地形73I。将前者称为显示用目标挖掘地形，将后者称为挖掘控制用目标挖掘地形。在本实施方式中，目标速度确定部90、距离获取部91、限制速度确定部92及作业机控制部93的功能由图2所示的作业机用处理部25P来实现。接着，说明作业机控制装置25进行的挖掘控制。目标速度确定部90确定动臂目标速度Vc_bm、斗杆目标速度Vc_am、铲斗目标速度Vc_bkt。动臂目标速度Vc_bm是仅动臂油缸10被驱动时的铲边8T的速度。斗杆目标速度Vc_am是仅斗杆油缸11被驱动时的铲边8T的速度。铲斗目标速度Vc_bkt是仅铲斗油缸12被驱动时的铲边8T的速度。动臂目标速度Vc_bm根据动臂操作量MB来计算。斗杆目标速度Vc_am根据斗杆操作量MA来计算。铲斗目标速度Vc_bkt根据铲斗操作量MT来计算。作业机用存储部25M存储有对动臂操作量MB与动臂目标速度Vc_bm的关系进行规定的目标速度信息。目标速度确定部90通过参照目标速度信息来确定与动臂操作量MB对应的动臂目标速度Vc_bm。目标速度信息例如是记载有动臂目标速度Vc_bm相对于动臂操作量MB的大小的映射。目标速度信息可以是表或数学式等方式。目标速度信息包括对斗杆操作量MA与斗杆目标速度Vc_am之间的关系进行规定的信息。目标速度信息包括对铲斗操作量MT与铲斗目标速度Vc_bkt之间的关系进行规定的信息。目标速度确定部90通过参照目标速度信息来确定与斗杆操作量MA对应的斗杆目标速度Vc_am。目标速度确定部90通过参照目标速度信息来确定与铲斗操作量MT对应的铲斗目标速度Vc_bkt。如图7所示，目标速度确定部90将动臂目标速度Vc_bm转换成与目标挖掘地形73I(目标挖掘地形数据U)垂直的方向的速度分量(以下，适当称为垂直速度分量)Vcy_bm及与目标挖掘地形73I(目标挖掘地形数据U)平行的方向的速度分量(以下，适当称为水平速度分量)Vcx_bm。例如，首先，目标速度确定部90获取IMU29检测到的倾斜度角θ5，求出与目标挖掘地形73I正交的方向的相对于全局坐标系的垂直轴的倾斜度。而后，目标速度确定部90根据上述的倾斜度来求出表示局部坐标系的垂直轴与正交于目标挖掘地形73I的方向的倾斜度的角度β2(参照图6)。接着，如图6所示，目标速度确定部90根据局部坐标系的垂直轴与动臂目标速度Vc_bm的方向所成的角度β2，通过三角函数将动臂目标速度Vc_bm转换成局部坐标系的垂直轴方向的速度分量VL1_bm和水平轴方向的速度分量VL2_bm。并且，如图7所示，目标速度确定部90根据前述的局部坐标系的垂直轴与正交于目标挖掘地形73I的方向的倾斜度β1，通过三角函数将局部坐标系的垂直轴方向的速度分量VL1_bm和水平轴方向的速度分量VL2_bm转换成前述的相对于目标挖掘地形73I的垂直速度分量Vcy_bm及水平速度分量Vcx_bm。同样，目标速度确定部90将斗杆目标速度Vc_am转换成局部坐标系的垂直轴方向的垂直速度分量Vcy_am及水平速度分量Vcx_am。目标速度确定部90将铲斗目标速度Vc_bkt转换成局部坐标系的垂直轴方向的垂直速度分量Vcy_bkt及水平速度分量Vcx_bkt。如图8所示，距离获取部91获取铲斗8的铲边8T与目标挖掘地形73I之间的距离d。详细而言，距离获取部91根据如前述那样获取的铲边8T的位置信息及表示目标挖掘地形73I的位置的目标挖掘地形数据U等，计算铲斗8的铲边8T与目标挖掘地形73I之间的最短的距离d。在本实施方式中，基于铲斗8的铲边8T与目标挖掘地形73I之间的最短的距离d来执行挖掘控制。限制速度确定部92基于铲斗8的铲边8T与目标挖掘地形73I之间的距离d，来计算图1所示的作业机2整体的限制速度Vcy_lmt。作业机2整体的限制速度Vcy_lmt是在铲斗8的铲边8T接近目标挖掘地形73I的方向上能够允许的铲边8T的移动速度。图2所示的作业机用存储部25M存储有对距离d与限制速度Vcy_lmt之间的关系进行规定的限制速度信息。图9示出限制速度信息的一例。图9中的横轴是距离d，纵轴是限制速度Vcy。在本实施方式中，铲边8T位于目标挖掘地形73I的外方即位于液压挖掘机100的作业机2侧时的距离d为正值，铲边8T位于目标挖掘地形73I的内方即位于比目标挖掘地形73I靠挖掘对象的内部侧的位置时的距离d为负值。这也可以是例如图8所图示那样，铲边8T位于目标挖掘地形73I的上方时的距离d为正值，铲边8T位于目标挖掘地形73I的下方时的距离d为负值。而且，铲边8T相对于目标挖掘地形73I而处于未侵蚀的位置时的距离d为正值，铲边8T相对于目标挖掘地形73I而处于侵蚀的位置时的距离d为负值。在铲边8T位于目标挖掘地形73I上时，即铲边8T与目标挖掘地形73I相接时的距离d为0。在本实施方式中，铲边8T从目标挖掘地形73I的内方朝向外方时的速度为正值，铲边8T从目标挖掘地形73I的外方朝向内方时的速度为负值。即，铲边8T朝向目标挖掘地形73I的上方时的速度为正值，铲边8T朝向下方时的速度为负值。在限制速度信息中，距离d为d1与d2之间时的限制速度Vcy_lmt的倾斜度小于距离d为d1以上或d2以下时的倾斜度。d1大于0。d2小于0。在目标挖掘地形73I附近的操作中，为了更详细地设定限制速度，使距离d为d1与d2之间时的倾斜度小于距离d为d1以上或d2以下时的倾斜度。在距离d为d1以上时，限制速度Vcy_lmt为负值，距离d越大而限制速度Vcy_lmt越小。即，在距离d为d1以上时，在比目标挖掘地形73I靠上方的位置，铲边8T越远离目标挖掘地形73I，朝向目标挖掘地形73I的下方的速度越大，限制速度Vcy_lmt的绝对值越大。在距离d为0以下时，限制速度Vcy_lmt为正值，距离d越小而限制速度Vcy_lmt越大。即，铲斗8的铲边8T远离目标挖掘地形73I的距离d为0以下时，在比目标挖掘地形73I靠下方的位置，铲边8T越远离目标挖掘地形73I，朝向目标挖掘地形73I的上方的速度越大，限制速度Vcy_lmt的绝对值越大。距离d为第一规定值dth1以上的话，限制速度Vcy_lmt成为Vmin。第一规定值dth1为正值且大于d1。Vmin小于目标速度的最小值。即，距离d为第一规定值dth1以上的话，不进行作业机2的动作的限制。因此，铲边8T在目标挖掘地形73I的上方较大地远离目标挖掘地形73I时，不进行作业机2的动作的限制即挖掘控制。在距离d小于第一规定值dth1时，进行作业机2的动作的限制。详细而言，如后述那样，在距离d小于第一规定值dth1时，进行动臂6的动作的限制。限制速度确定部92根据作业机2整体的限制速度Vcy_lmt、斗杆目标速度Vc_am、铲斗目标速度Vc_bkt来计算动臂6的限制速度的垂直速度分量(以下，适当称为动臂6的限制垂直速度分量)Vcy_bm_lmt。如图10所示，限制速度确定部92从作业机2整体的限制速度Vcy_lmt减去斗杆目标速度的垂直速度分量Vcy_am、铲斗目标速度的垂直速度分量Vcy_bkt，由此计算动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt。如图11所示，限制速度确定部92将动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt转换成动臂6的限制速度(动臂限制速度)Vc_bm_lmt。限制速度确定部92根据前述的动臂6的倾斜度角α1、斗杆7的倾斜度角α2、铲斗8的倾斜度角α3、GNSS天线20、21的基准位置数据及目标挖掘地形数据U等，求出动臂限制速度Vc_bm_lmt的方向与垂直于目标挖掘地形73I的方向之间的关系，并将动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt转换成动臂限制速度Vc_bm_lmt。这种情况下的运算通过与前述的根据动臂目标速度Vc_bm来求出垂直于目标挖掘地形73I的方向的垂直速度分量Vcy_bm的运算相反的次序进行。后述的梭式阀151选择基于动臂6的操作而生成的先导压力与基于动臂介入指令CBI而后述的介入阀127C生成的先导压力中的较大的一方，并将其向后述的方向控制阀164供给。在基于动臂介入指令CBI的先导压力比基于动臂6的操作而生成的先导压力大时，在基于动臂介入指令CBI的先导压力下，与动臂油缸10对应的后述的方向控制阀164动作。其结果是，能实现基于动臂限制速度Vc_bm_lmt的动臂6的驱动。作业机控制部93对作业机...