JP7091425B2 - 作業機械 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施例に係る作業機械100の構成を示す図である。本実施例では、作業機械100として一般的な油圧ショベルを想定する。作業機械100は、回動する複数の被駆動部材(ブーム20a1、アーム20a2、バケット(作業具)20a3)を連結して構成された、多関節型のフロント装置(フロント作業機)20aと、車体を構成する上部旋回体20b及び下部走行体20cとを備え、上部旋回体20bは下部走行体20cに対して旋回可能に設けられている。また、フロント装置20aのブーム20a1の基端は上部旋回体20bの前部に回動可能に支持されており、アーム20a2の一端はブーム20a1の基端とは異なる端部(先端)に回動可能に支持されており、アーム20a2の他端にはバケット20a3が回動可能に支持されている。各駆動部(フロント装置20a、上部旋回体20b、下部走行体20c)にはそれぞれを駆動するアクチュエータが設けられ、フロント装置20aを駆動するフロントアクチュエータ群3a(ブームアクチュエータ3a1、アームアクチュエータ3a2、バケットアクチュエータ3a3)、上部旋回体20bを駆動する旋回アクチュエータ3b、下部走行体20cを駆動する走行アクチュエータ群3c(走行左アクチュエータ3c1、走行右アクチュエータ3c2)から構成される。
信号処理装置5は、インターフェース部5aと制限状態管理部5bとから構成される。インターフェース部5aは、制限状態管理部5bが出力する制限状態(動作制限、または、動作制限解除)を機械操作者51に表示(通知)するとともに、周囲作業者52が外部端末1を介して送信した制限要求または制限解除許可(これらを纏めて、要求信号と呼ぶ)に対して、機械操作者51がその要求を承認するかどうか(承認可否)を入力するインターフェースとして機能する。制限状態管理部5bは、周囲作業者52が外部端末1を介して送信した要求信号、インターフェース部5aを介して機械操作者51が入力した承認可否信号(情報)、操作装置6から取得した操作量に基づいて、アクチュエータ(3a、3b、3c)の制限状態を判定して内部に保持する制限状態を更新するとともに(詳細は後で説明)、更新された制限状態を示す信号(情報)をインターフェース部5a、駆動制御装置10、通信端末8に出力する。また、制限状態管理部5bは、前記のように周囲作業者52が外部端末1を介して送信した制限要求(要求信号)の承認可否を機械操作者51に確認する必要がある場合に、制限照会信号をインターフェース部5aに出力する。
図4(a)~図4(d)は、第1の実施例に係る外部端末1を用いた周囲作業者52による要求選択処理の一例を示す図である。ここでは、外部端末1を介した周囲作業者52による制限状態の確認と制限要求および制限解除許可の送信処理の一例を示している。
図5(a)および図5(b)は、第1の実施例に係るインターフェース部5aを介した機械操作者51による要求承認処理の一例を示す図である。
図6は、第1の実施例に係る信号処理装置5、特にその制限状態管理部5bの処理フローを示す図である。図6に示す処理は、処理FC1aにおいて、図4(a)に示すように外部端末1と通信する通信端末8から制限状態の変更が要求された、つまり、通信端末8から制限状態変更の要求信号を取得した場合に開始される。
図3に戻り、駆動制御装置10は、アクチュエータ制御部10aと表示制御部10bとから構成される。アクチュエータ制御部10aは、機械操作者51が操作装置6を介して入力する操作量と、制限状態管理部5bが出力した制限状態を表す制限フラグ信号(図6の処理Fc6a、FC12a)とに応じて、アクチュエータ(3a、3b、3c)に対して機械操作者51が所望する動作を実行するか否かを判定し、アクチュエータ(3a、3b、3c)に最終的に指令される制御指令を決定する。表示制御部10bは、制限状態管理部5bが出力した制限状態を表す制限フラグ信号(図6の処理FC6a、FC12a)に応じて、該当するアクチュエータ(3a、3b、3c)の表示装置群4の表示状態を制御する表示指令を決定する。ここで、制限フラグ信号は、作業機械100を構成するアクチュエータ(3a、3b、3c)の数と同等のサイズであり、各アクチュエータ(3a、3b、3c)の動作制限状態を2値で表現したベクトルとする。
図8(a)、図8(b)、図8(c)は、第1の実施例に係る動作および効果を示す図である。図8(a)は、機械操作者51と周囲作業者52による、作業機械100のアクチュエータ動作の制限および承認処理を含む一連の作業例を示している。ここでは、機械操作者51は作業機械100を操作して掘削作業を行い、周囲作業者52は作業中の作業機械100の後方を通過するようなケースを想定する。
以上で説明したように、本第1の実施例の作業機械100の制御装置2は、前記通信端末8が受信した前記要求信号(制限要求)から動作制限の対象となる特定のアクチュエータを識別し、前記作業機械100の前記操作者51によって判断された前記特定のアクチュエータの動作制限の承認可否情報、および前記特定のアクチュエータの(現在の)動作状態情報に応じて、前記特定のアクチュエータの動作制限の可否を最終的に判定し、前記特定のアクチュエータの動作制限を可能と判定した場合、対応する前記特定のアクチュエータの動作を制限するとともに、前記特定のアクチュエータの動作制限状態を前記通信端末8を介して前記外部端末1に通知することを特徴とする。
図9は、第2の実施例に係る情報共有システム200の処理機能を示す機能ブロック図である。本実施例の作業機械100は、フロントアクチュエータ群3a、旋回アクチュエータ3b、走行アクチュエータ群3c、表示装置群4、操作装置6、通信端末8、制御装置2に加え、距離計測装置21から構成される。なお、距離計測装置21は制御装置2の内部に設けてもよい。
図10は、第2の実施例に係る信号処理装置5、特にその制限状態管理部5bの処理フローを示す図である。図10に示す処理は、外部端末1と通信する通信端末8から制限状態の変更が要求された、つまり、通信端末8から制限状態変更の要求信号を取得した場合に開始される図6の処理と並列して実行される。本処理は、処理FC1cにおいて、距離計測装置21から相対距離Drが取得された場合に開始される。
以上で説明したように、本第2の実施例の作業機械100の制御装置2は、前記特定のアクチュエータの動作制限状態において、前記外部端末1を所持する作業者52との相対距離を計測する前記距離計測装置21が計測した相対距離が所定距離(閾値Dth)以上になった場合、前記特定のアクチュエータの動作制限状態を解除することを特徴とする。
第3の実施例に係る情報共有システム200の処理機能を示す機能ブロック図は、上述した第1、第2の実施例のものと基本的に同じである。
図11は、第3の実施例に係る信号処理装置5、特にその制限状態管理部5bの処理フローを示す図である。図11に示す処理フローは、図6に示す処理フローに対して、新たに処理FC15aが追加される。
図12は、第3の実施例に係るインターフェース部5aを介した機械操作者51への動作停止要請処理の一例を示す図である。インターフェース部5aには、ショベルの図やテキスト等で表現された制限状態D5a3と、テキスト等で表現された要求詳細表示D5b3が表示されている。一例として、本実施例では、制限状態D5a3は、作業機械100上で現在制限されているアクチュエータが覆われるようなイラストと表形式のテキストで表現されており、図12の例はすべてのアクチュエータの動作制限が解除されていることを示している。要求詳細表示D5b3では、周囲作業者52が外部端末1を介して動作制限を要求しているため、対応するアクチュエータ(ここでは走行アクチュエータ群3c)の動作停止がテキストで要求されている。なお、動作停止の要請手段はテキスト形式に限らず、音声や警報等を利用してもよい。
以上で説明したように、本第3の実施例の作業機械100の制御装置2は、前記動作制限(制限要求)の対象となる前記特定のアクチュエータが動作中(操作中)である場合、前記特定のアクチュエータの動作停止(操作停止)を前記作業機械100の前記操作者51に要請することを特徴とする。
図13は、第4の実施例に係る情報共有システム200の処理機能を示す機能ブロック図である。本実施例では、信号処理装置5のインターフェース部5aは、機械操作者51が周囲作業者52が所持する外部端末1に対して要求する制限解除要求を入力可能となっている。信号処理装置5の制限状態管理部5bは、機械操作者51がインターフェース部5aを介して要求する制限解除要求を受け付けるとともに、通信端末8を介して、その制限解除を要求する要求信号を外部端末1に送信する。
図14は、第4の実施例に係るインターフェース部5aを介した機械操作者51による制限解除要求処理の一例を示す図である。インターフェース部5aは、ショベルの図等で表現された制限状態D5a4、表形式のテキストで表現された各アクチュエータの解除要求選択手段D5b4、テキスト等で表現された要求承認状況表示D5c4が表示されている。一例として、図14の例は走行装置である下部走行体20cの動作が制限されていることを示している。解除要求選択手段D5b4は、制限の対象となるフロント装置20a、上部旋回体20b、下部走行体20cに対して、それぞれ制限のON、OFFを選択できるように構成されており、機械操作者51が解除要求選択手段D5b4上の所望の制限状態をタッチ入力あるいはカーソル入力等で選択(1つもしくは複数選択)することにより、制限あるいは制限解除の対象となるアクチュエータを選択する。なお、制限状態の入力インターフェースは上記に限らず、メカニカルスイッチや音声認識等を利用してもよい。本実施例では、制限解除対象として下部走行体20cを選択した例を示しており、要求承認状況表示D5c4に、周囲作業者52に対して下部走行体20cの制限解除要求(換言すれば、走行動作の制限状態解除の要求)の承認可否が問合せ中であることを表示している。この時、下部走行体20cの動作はまだ制限解除されていない。
図15は、第4の実施例に係る外部端末1を介した周囲作業者52による制限解除要求承認処理の一例を示す図である。外部端末1は、ショベルの図やテキスト等で表現された制限状態D1a5と、テキスト等で表現された要求詳細表示D1b5が表示されている。一例として、図15の例は走行装置である下部走行体20cの動作が制限されていることを示している。要求詳細表示D1b5は、制限状態管理部5bから通信端末8を介して解除要求(要求信号)が入力された場合に、制限解除が要求されたアクチュエータと制限解除要求の承認可否を決定するような選択手段が表示されるように構成されており、周囲作業者52が要求詳細表示D1b5上の所望の承認可否をタッチ入力あるいはカーソル入力等で選択(1つもしくは複数選択)することにより、対象となるアクチュエータの制限解除を承認または拒否する。なお、承認可否の入力インターフェースは上記に限らず、メカニカルスイッチや音声認識等を利用してもよい。本実施例では、要求詳細表示D1b5に、周囲作業者52に対して下部走行体20cの制限解除要求(換言すれば、走行動作の制限状態解除の要求)を受信したこと、および、下部走行体20cの制限解除要求の承認可否を選択することを表示している。この時、下部走行体20cの動作はまだ制限解除されていない。
以上で説明したように、本第4の実施例の作業機械100の制御装置2は、前記特定のアクチュエータの動作制限状態において、例えば前記作業機械100の前記操作者51の要求に応じて、あるいは、所定時間経過後に、動作制限状態となっている前記特定のアクチュエータの動作制限の解除を要求する要求信号を、前記通信端末8を介して前記外部端末1に送信(通知)することを特徴とする。
第5の実施例に係る情報共有システム200の処理機能を示す機能ブロック図は、上述した第1~第4の実施例のものと基本的に同じである。
以上で説明したように、本第5の実施例の作業機械100の制御装置2(のアクチュエータ制御部10a)は、前記複数のアクチュエータの各々に対して事前に設定された最大動作速度を保持し、前記特定のアクチュエータの動作制限を可能と判定した場合、対応する前記特定のアクチュエータが前記最大動作速度以下で動作するように、前記特定のアクチュエータの動作速度を制限することを特徴とする。
2 制御装置
3a フロントアクチュエータ群
3a1 ブームアクチュエータ
3a2 アームアクチュエータ
3a3 バケットアクチュエータ
3b 旋回アクチュエータ
3c 走行アクチュエータ群
3c1 走行左アクチュエータ
3c2 走行右アクチュエータ
4 表示装置群
4a フロント表示装置
4b 旋回表示装置
4c 走行表示装置
5 信号処理装置
5a インターフェース部
5b 制限状態管理部
6 操作装置
6a、6b 操作レバー装置
8 通信端末
10 駆動制御装置
10a アクチュエータ制御部
10b 表示制御部
20a フロント装置(フロント作業機)
20a1 ブーム
20a2 アーム
20a3 バケット(作業具)
20b 上部旋回体
20c 下部走行体
21 距離計測装置(第2の実施例)
51 機械操作者
52 周囲作業者
100 作業機械
101 操作室
200 情報共有システム
Claims (11)
- 作業機械を駆動する複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータを前記作業機械に搭乗する操作者が操作する操作装置と、
前記複数のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記複数のアクチュエータの動作制限状態の変更を要求する要求信号を前記作業機械の外部の作業者が所持する外部端末から受信する通信端末と、
前記複数のアクチュエータの動作を停止もしくは減速するように制御する制御装置と、を備えた作業機械であって、
前記操作者が前記複数のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記複数のアクチュエータの動作制限状態の変更の要求を承認するかどうかを入力する入力装置を備え、
前記制御装置は、
前記通信端末が受信した前記要求信号から動作制限状態の変更の対象となる特定のアクチュエータを識別し、
前記入力装置を介して前記操作者が入力した前記作業機械の前記特定のアクチュエータの動作制限の承認可否情報、および前記特定のアクチュエータの動作量もしくは動作速度の変化を伴う動作についての動作状態情報に応じて、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態の変更の可否を判定し、
前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限を可能と判定した場合、対応する前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速するように制限するとともに、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態を前記通信端末を介して前記作業者が所持する前記外部端末に通知することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記承認可否情報から前記作業機械の前記特定のアクチュエータの動作制限が承認否とされ、または、前記動作状態情報から前記特定のアクチュエータが動作量もしくは動作速度の変化を伴う動作について動作中である場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限不可と判定し、
前記承認可否情報から前記作業機械の前記特定のアクチュエータの動作制限が承認可とされ、かつ、前記動作状態情報から前記特定のアクチュエータが動作量もしくは動作速度の変化を伴う動作について動作中でない場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限可能と判定することを特徴とする作業機械。 - 請求項2に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記動作状態情報から前記特定のアクチュエータが動作量もしくは動作速度の変化を伴う動作について動作中である場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限不可と判定し、
前記動作状態情報から前記特定のアクチュエータが動作量もしくは動作速度の変化を伴う動作について動作中でない場合、前記入力装置を介して前記操作者が入力した前記承認可否情報について前記特定のアクチュエータの動作制限の照会を行い、
前記承認可否情報から前記作業機械の前記特定のアクチュエータの動作制限が承認否とされた場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限不可と判定し、
前記承認可否情報から前記作業機械の前記特定のアクチュエータの動作制限が承認可とされた場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限可能と判定することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限を不可と判定した場合、前記特定のアクチュエータの動作制限不可を、前記特定のアクチュエータの動作制限不可と判定した理由とともに前記通信端末を介して前記作業者が所持する前記外部端末に通知することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記作業機械は、前記複数のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記複数のアクチュエータの動作制限状態を前記作業機械の周囲に表示する表示装置を備え、
前記制御装置は、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限を可能と判定した場合、前記通信端末を介した前記作業者が所持する前記外部端末への通知とともに、または、前記通信端末を介した前記作業者が所持する前記外部端末への通知に代えて、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態を、前記特定のアクチュエータに対応する前記表示装置に表示することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記要求信号が、前記複数のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記複数のアクチュエータの動作制限の解除を要求する要求信号である場合、
前記制御装置は、
前記通信端末が受信した前記要求信号から動作制限解除の対象となる特定のアクチュエータを識別し、
前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限を解除するとともに、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限の解除状態を前記作業機械の前記操作者および前記通信端末を介して前記作業者が所持する前記外部端末に通知することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記作業機械は、前記外部端末を所持する前記作業者との相対距離を計測する距離計測装置を備え、
前記制御装置は、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態において、前記距離計測装置が計測した相対距離が所定距離以上になった場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態を解除することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記動作制限の対象となる前記特定のアクチュエータが動作量もしくは動作速度の変化を伴う動作について動作中である場合、前記特定のアクチュエータの動作停止を前記作業機械の前記操作者に要請することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態において、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限の解除を要求する要求信号を前記通信端末を介して前記作業者が所持する前記外部端末から受信した場合、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態を解除することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限状態において、動作制限状態となっている前記特定のアクチュエータの動作制限の解除を要求する要求信号を、前記通信端末を介して前記作業者が所持する前記外部端末に送信することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記複数のアクチュエータの各々に対して事前に設定された最大動作速度を保持し、前記特定のアクチュエータの動作を停止もしくは減速する前記特定のアクチュエータの動作制限を可能と判定した場合、対応する前記特定のアクチュエータが前記最大動作速度以下で動作するように、前記特定のアクチュエータの動作速度を制限することを特徴とする作業機械。
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