JP7148464B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は作業機械に係り、特に周囲作業者に対する指示音声を発信する技術に関する。

土木現場において舗装作業に従事するタイヤローラなどの作業機械は、本体を形成するフレーム、走行及び路面の転圧を行うための車輪を有し、オペレータによる操作指示により走行して所望の作業を行う。

このような作業機械では近年、無人で所定の領域を自動的に施工する自律施工システムの導入が進められている。しかしながら、作業機械だけでは工程の全作業を行うことができないため、一般に手元作業とよばれる準備、検測、片付けなどの補助作業を行う作業者が作業機械の周囲で協働している。

このような実情から、無人で稼働する作業機械であっても、周囲作業者の安全を確保しながら周囲作業者から手元作業の協力を受けられる運用の実現が求められている。例えば、移動体が検出した周囲情報に基づいて、接近警告音の生成及び複数のスピーカからの放音を行う接近警告音発生装置と呼ばれる装置を用いる技術が提案されている（特許文献１）。

特許第５５４９３０６号

特許文献１に開示された技術を用いる場合、周囲作業者は接近警告音の放音を受けて安全を確保することができるが、単純に警告音による警告を受けるのみでは手元作業の段取りが分からず、自分の作業を遂行できない場合がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無人で稼働する作業機械であっても、周囲作業者の安全を確保しながら周囲作業者から手元作業の協力を受けられる作業機械を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の作業機械は、作業現場において走行するための走行装置を含む本体と、コントローラと、を備えた作業機械であって、前記本体は、前記本体の向いている方向を検出する方位検出装置と、前記本体の位置を検出する位置検出装置と、前記本体の周囲の任意方向に放音する全方位スピーカとを備え、前記コントローラは、前記本体の周囲状況として少なくとも前記本体の周囲の音声または画像を取得する周囲状況取得部と、前記周囲状況取得部が取得した周囲状況を作業現場の管理者に報知する周囲状況出力部と、前記管理者の発信音声を取得する発信音声取得部と、前記発信音声取得部が取得した前記発信音声の発信目標位置を設定する発信目標位置設定部と、前記発信目標位置、前記方位検出装置により検出された前記本体の方向及び前記位置検出装置により検出された前記本体の位置に基づいて前記本体の位置を始点とし前記発信目標位置を終点とする発信方向音量ベクトルを求め、該発信方向音量ベクトルに基づき、前記本体が移動及び旋回しても前記発信目標位置に届く音声の音量を保つよう、前記発信音声の発信方向及び音量を演算する発信方向音量演算部と、前記発信方向音量演算部の演算結果に基づいて、前記発信音声を加工して音声信号を生成し、前記音声信号を前記全方位スピーカに出力する音声出力部とを有する。

その他の態様として、前記全方位スピーカは、前記本体の前方に向け放音する前方スピーカと、前記本体の左方に向け放音する左方スピーカと、前記本体の後方に向け放音する後方スピーカと、前記本体の右方に向け放音する右方スピーカとで構成され、前記音声出力部は、前記発信方向音量演算部の演算結果に基づいて、前記前方スピーカ、前記左方スピーカ、前記後方スピーカ及び前記右方スピーカの少なくともいずれか１つ以上に前記音声信号を出力する。

本発明の作業機械によれば、管理者が音声を伝達したい周囲作業者等の位置と作業機械の位置及び方向に基づいて、管理者からの音声の発信方向及び発信音量を適切に演算し、管理者が音声を伝達したい周囲作業者等に向けて全方位スピーカで音声を発することができる。これにより、作業機械の管理者と周囲作業者の間で、安全や手元作業の段取りに関わる意思疎通を図ることが可能となる。その結果、無人で稼働する作業機械であっても、周囲作業者の安全を確保しながら周囲作業者から手元作業の協力を受けることができる。

本発明に係る作業機械を左側から視た側面図である。 本発明に係る作業機械の上視図である。 管理者用コンピュータを示す図である。 遠隔地の管理事務所の管理者と作業機械の通信形態のイメージを示す図である。 コントローラ及び管理者用コンピュータの制御系を示すブロック図である。 コントローラと管理者用コンピュータの各制御のシーケンスを示す図である。 管理者用コンピュータが管理者用ディスプレイを介して管理者に表示する表示インタフェースの一例を示す図である。 発信方向及び発信音量の演算手順を示すフローチャートである。 指向性スピーカ単体の減衰特性を示す図である。 ４つの指向性スピーカによる発信音声のカバー範囲を示すイメージ図である。 作業機械が発信目標位置の前を旋回しながら横切るように移動する状況を示す図である。 作業機械が図１１に示すように移動した場合の発信方向音量ベクトルの変化を示す図である。 発信方向音量ベクトル及び発信音声の広がり方を示すイメージ図であって、作業機械の移動及び旋回を考慮しなかった補正なしの場合（ａ）と考慮した補正ありの場合（ｂ）を示す図である。 発信方向音量ベクトルを作業機械の速度で速度補正する場合を示す図である。 発信方向の角度情報に基づいて出力するスピーカを選択する図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１を参照すると、本発明に係る作業機械の左側から視た側面図が示されており、図２を参照すると、作業機械の上側から視た上視図が模式的に示されている。作業機械は、例えば転圧車両であって、本体フレーム２に前輪及び後輪としての転圧ローラ（走行装置）３、４が配設されて本体１が構成されてなるタイヤローラである。そして、このタイヤローラは、オペレータによって運転操作も可能である一方、主としてオペレータが搭乗せずに遠方の管理者により遠隔操作されることで自動運転可能に構成されている。

本体１は、エンジン５、エンジン５で油圧ポンプを作動させて発生する圧油により油圧モータを作動させて転圧ローラ４を駆動するＨＳＴ（Hydro Static Transmission）７及び前輪である転圧ローラ３を操舵する操舵装置８を備えている。これにより、本体１は、自動運転時には、後述するコントローラ３０によってエンジン５、ＨＳＴ７及び操舵装置８を作動制御することで、転圧ローラ３、４を回転させ、適宜転圧ローラ３を操舵させて、施工領域における路面等の地盤を転圧することが可能である。

本体１には、例えば転圧ローラ３の回転速度を検出することで自車両の走行速度を計測する速度センサ１２、本体１の進行方位を計測する方位センサ（方位検出装置）１４、及び、自車両の位置をＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）で計測する位置センサ（位置検出装置）１６が設けられている。また、本体１には、本体１の前後左右の各位置に伝達ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが配設されている。

これら伝達ユニット２０ａ～２０ｄは、それぞれ本体１の前後左右の各方向に向けて音声を出力する前方スピーカ２２ａ、左方スピーカ２２ｂ、後方スピーカ２２ｃ及び右方スピーカ２２ｄ（以下、まとめてスピーカ２２ａ～２２ｄとも言う）と、本体１の前後左右の音声を取得するマイク２４ａ～２４ｄと、本体１の前後左右の光景を画像として取得するカメラ２６ａ～２６ｄとを有して構成されている。なお、前方スピーカ２２ａ、左方スピーカ２２ｂ、後方スピーカ２２ｃ及び右方スピーカ２２ｄにより任意方向に放音可能な全方位スピーカが構成されている。

そして、本体１には、本体１の各種作動制御を行うとともに、伝達ユニット２０ａ～２０ｄのマイク２４ａ～２４ｄ及びカメラ２６ａ～２６ｄから得られた音声や映像等の情報を処理して無線通信アンテナ３２を介して遠隔地の管理事務所の管理者に送信する一方、無線通信アンテナ３２を介して管理者から受信した音声情報に基づき出力すべき音量及び方向を演算してスピーカ２２ａ～２２ｄに出力する音声信号を生成するコントローラ３０を備えている。

コントローラ３０は、上述のように各種作動制御をはじめとして本体１の総合的な制御を行う制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。

図３は、管理者用コンピュータ４０を示す図である。管理者用コンピュータ４０はノートパソコン等の民生用コンピュータであり、図３に示すように、無線通信によって音声や映像などを遠隔地の作業機械と送受する無線通信アンテナ４１と、管理者が発信する音声の発信目標位置を指定する管理者用キーボード４２と、管理者が発信する発信音声を取得する管理者用マイク４４と、本体１の前後左右の音声を管理者に発信する管理者用スピーカ４６と、本体１の前後左右の光景を管理者に画像で表示する管理者用ディスプレイ４８とを備えている。

図４は、遠隔地の管理事務所の管理者と作業機械の通信形態のイメージを示す図である。通常、管理者が管理する作業機械は作業機械Ａ、Ｂ、Ｃのように複数台存在し、それぞれが担当する工区を与えられて、別々の場所で施工を行う。管理者は、管理事務所から管理者用コンピュータ４０を用いて、図中の各作業機械を遠隔管理する。管理者用コンピュータ４０は、各作業機械の本体１のコントローラ３０が有する無線通信アンテナ３２と同様に無線通信アンテナ４１を有しているので、例えば無線電話回線を利用してインターネットに接続して相互に情報の送受信を行うことが可能である。以下、作業機械Ａを例に説明する。作業機械Ｂ及び作業機械Ｃについては、作業機械Ａと同様であり、説明を省略する。

図５は、コントローラ３０及び管理者用コンピュータ４０の制御系を示すブロック図である。コントローラ３０と管理者用コンピュータ４０は、上述したように無線通信アンテナ３２、４１を介して無線による接続が確立されており、相互に通信可能な状態であるものとして説明する。

コントローラ３０は、方位センサ１４から車両方位信号を取り込んで現在車両方位ＲＣとして記憶する現在車両方位記憶部３０１と、位置センサ１６から車両位置信号を取り込んで現在車両位置ＰＣとして記憶する現在車両位置記憶部３０２と、後述する発信目標位置取得部４０１から無線通信を通じて発信目標位置ＤＴを取り込んで記憶する発信目標位置記憶部（発信目標位置設定部）３０３と、後述する発信音声取得部４０２から無線通信を通じて発信音声ＤＶを取り込んで記憶する発信音声記憶部（発信音声取得部）３０４と、マイク２４ａ～２４ｄから周囲音声信号を取り込んで周囲音声ＳＳとして記憶する周囲音声記憶部（周囲状況取得部）３０５と、カメラ２６ａ～２６ｄから周囲画像信号を取り込んで周囲画像ＳＰとして記憶する周囲画像記憶部（周囲状況取得部）３０６と、現在車両方位記憶部３０１、現在車両位置記憶部３０２及び発信目標位置記憶部３０３からの入力に応じて発信方向ＣＤ、発信音量ＣＰを演算する発信方向音量演算部３１０と、発信方向音量演算部３１０、発信音声記憶部３０４からの入力に応じて音声信号を生成し、スピーカ２２ａ～２２ｄに発信する音声発信部（音声出力部）３２０と、周囲音声記憶部３０５から周囲音声ＳＳを取り込んで無線通信により後述する周囲音声提示部４０３に送信する周囲音声送信部（周囲状況出力部）３３０と、周囲画像記憶部３０６から周囲画像ＳＰを取り込んで無線通信により後述する周囲画像提示部４０４に送信する周囲画像送信部（周囲状況出力部）３４０とを備えている。

管理者用コンピュータ４０は、管理者用キーボード４２から管理者操作信号を取り込んで、管理者の入力操作に応じた発信目標位置ＤＴを演算して無線通信により発信目標位置記憶部３０３に送信する発信目標位置取得部４０１と、管理者用マイク４４から管理者音声信号を取り込んで、発信音声ＤＶとして無線通信により発信音声記憶部３０４に送信する発信音声取得部４０２と、周囲音声送信部３３０から周囲音声ＳＳを取り込んで、提示用周囲音声信号を生成し、管理者用スピーカ４６に出力する周囲音声提示部４０３と、周囲画像送信部３４０から周囲画像ＳＰを取り込んで、提示用周囲画像信号を生成し、管理者用ディスプレイ４８に出力する周囲画像提示部４０４とを備えている。

図６は、管理者の管理者用コンピュータ４０と作業機械のコントローラ３０に対する操作及び管理者用コンピュータ４０とコントローラ３０間の送受信を含む管理者用コンピュータ４０とコントローラ３０の各制御のシーケンスを示す図である。

同図に示すように、管理者が作業機械の電源をＯＮにするとともに管理者用コンピュータ４０の電源をＯＮにすると、作業機械のコントローラ３０とともに管理者用コンピュータ４０が立ち上がり、作業機械のコントローラ３０による本体１の各種作動制御が可能になるとともに管理者用コンピュータ４０と作業機械のコントローラ３０間の通信が開始される。

以下、図６に沿い、管理者の操作、管理者用コンピュータ４０及び作業機械のコントローラ３０の本発明に係る制御内容について説明する。管理者用コンピュータ４０及び作業機械のコントローラ３０の当該制御は、管理者が管理者用コンピュータ４０の電源をＯＦＦにするとともに作業機械の電源をＯＦＦにするまで周期的に実施され続ける（電源ＯＮ中ループ処理）。

作業機械のコントローラ３０は、周囲音声記憶部３０５において、マイク２４ａ～２４ｄから周囲音声信号を周囲音声ＳＳとして取り込み（ステップＳ２０１）、周囲画像記憶部３０６において、カメラ２６ａ～２６ｄから周囲画像信号を周囲画像ＳＰとして取り込む（ステップＳ２０２）。

そして、コントローラ３０は、周囲音声送信部３３０において、周囲音声記憶部３０５から周囲音声ＳＳを読み出し、管理者用コンピュータ４０の周囲音声提示部４０３に送信し（ステップＳ２０３）、周囲画像送信部３４０において、周囲画像記憶部３０６から周囲画像ＳＰを読み出し、管理者用コンピュータ４０の周囲画像提示部４０４に送信する（ステップＳ２０４）。

また、コントローラ３０は、現在車両方位記憶部３０１において、方位センサ１４から車両方位信号を取り込み（ステップＳ２０５）、現在車両位置記憶部３０２において、位置センサ１６から車両位置信号を取り込む（ステップＳ２０６）。

管理者用コンピュータ４０は、周囲音声提示部４０３において、周囲音声送信部３３０から周囲音声ＳＳを取り込み（ステップＳ１０１）、周囲音声ＳＳを基に提示用周囲音声信号を生成し、これを管理者用スピーカ４６に出力する（ステップＳ１０３）。また、管理者用コンピュータ４０は、周囲画像提示部４０４において、周囲画像送信部３４０から周囲画像ＳＰを取り込み（ステップＳ１０２）、周囲画像ＳＰを基に提示用周囲画像信号を生成し、これを管理者用ディスプレイ４８に出力する（ステップＳ１０４）。

図７は、管理者用コンピュータ４０が管理者用ディスプレイ４８を介して管理者に表示する表示インタフェースの一例を示す図である。このように、管理者用コンピュータ４０は、本体１に搭載したカメラ２６ａ～２６ｄから取得した画像を用いて、管理者に本体１の周囲状況を管理者用ディスプレイ４８に視覚的に提示する。

管理者用ディスプレイ４８の画面左側には、管理者の発信音声を発信する作業機械の選択状況が表示される。管理対象の作業機械Ａ、作業機械Ｂ、作業機械Ｃが選択可能項目として並んでおり、ここでは上述したように作業機械Ａが選択されている様子が白抜矢印で示されている。

選択項目の変更は、管理者用キーボード４２の操作によって可能であり、選択された作業機械、ここでは作業機械Ａについて周囲情報の提示及び発信音声の発信が実施される。
管理者用ディスプレイ４８の画面右側には、作業機械Ａの本体１における前方のカメラ２６ａの光景Ｃａ、左方のカメラ２６ｂの光景Ｃｂ、後方のカメラ２６ｃの光景Ｃｃ、右方のカメラ２６ｄの光景Ｃｄが並べて表示され、各画像内には周囲作業者の位置及び遠近状況が模式的に表現される。

管理者用ディスプレイ４８の画面中央には、各光景Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄを変形して合成した全周囲画像が表示される。この全周囲画像は、本体１を上空から俯瞰した様子を模擬するものであり、周囲の作業者の位置が模式的に表現されている。

管理者用ディスプレイ４８に表示される周囲作業者の位置及び遠近状況を視た管理者は、発信が必要な周囲作業者がいる場合には、表示された周囲作業者の中から発信する作業者を選択すべく管理者用キーボード４２を操作して発信目標位置を指定する。これにより、発信目標位置取得部４０１に管理者操作信号が取り込まれる（ステップＳ１０５）。

発信目標位置取得部４０１では、取り込んだ管理者操作信号に基づいて管理者が指示する発信目標位置ＤＴを演算し、発信目標位置記憶部３０３に出力する（ステップＳ１０６）。
具体的には、管理者は、図７に示すように、管理者用ディスプレイ４８に表示される全周囲画像及び前後左右のカメラ２６ａ～２６ｄの各画像を見ながら意思疎通を図りたい作業者の位置を確認し、管理者用キーボード４２の操作によって矢印カーソル及び十字線を動かすことで発信目標位置を指定する。図中に記載の（ＣＴｘ、ＣＴｙ）は、ディスプレイ表示用の座標系（ピクセル単位）での発信目標位置の座標である。発信目標位置取得部４０１では、この座標を、本体１の中央位置及び前方を基準としたローカル座標系（メートル単位）になるように座標変換し、発信目標位置ＤＴ（ＤＴｘ、ＤＴｙ）を得る。このようにして求められた発信目標位置ＤＴがコントローラ３０の発信目標位置記憶部３０３に出力される。

コントローラ３０では、発信目標位置記憶部３０３において、発信目標位置取得部４０１から発信目標位置ＤＴを取り込む（ステップＳ２０７）。
管理者は、発信する作業者を選択した後、管理者用マイク４４に音声を発信し、管理者用コンピュータ４０は、発信音声取得部４０２において、管理者音声信号を発信音声ＤＶとして取り込み（ステップＳ１０７）、発信目標位置記憶部３０３に向けて発信音声ＤＶの送信処理を行う（ステップＳ１０８）。

コントローラ３０では、発信音声記憶部３０４において、発信音声取得部４０２から発信音声ＤＶを取り込む（ステップＳ２０８）。そして、発信方向音量演算部３１０において、発信方向ＣＤ及び発信音量ＣＰを演算する（ステップＳ２１０）。

発信方向ＣＤ及び発信音量ＣＰの演算は、図８のフローチャートに沿い実行される。
先ず、現在車両方位記憶部３０１から現在車両方位ＲＣを読み出すとともに現在車両位置記憶部３０２から現在車両位置ＰＣを読み込み（ステップＳ２１１）、発信目標位置記憶部３０３から発信目標位置ＤＴを発信目標位置ＰＴとして読み込む（ステップＳ２１２）。そして、これら現在車両方位ＲＣ、現在車両位置ＰＣ及び発信目標位置ＰＴに基づいて発信方向音量ベクトルＶＴを演算する（ステップＳ２１３）。

発信方向音量ベクトルＶＴは、スピーカ２２ａ～２２ｄから出力する音声の方向及び音量を定めるもので、本体１の現在車両位置ＰＣを始点、発信目標位置ＰＴを終点とする二次元ベクトルである。

ところで、本実施形態におけるスピーカ２２ａ～２２ｄは、それぞれ指向性を有した指向性スピーカで構成されている。図９に示すように、指向性スピーカ単体の減衰特性は、前方に減衰小、後方に減衰大に設定されている。この指向性により、音声を発する方向の限定が可能であり、図１０にはスピーカ２２ａ～２２ｄの４つの指向性スピーカによる発信音声のカバー範囲がイメージ図で示されているが、スピーカ２２ａ～２２ｄは、それぞれ本体１の前後左右の各外方に向けてのみ音声を発するよう構成されている。

このような指向性スピーカを移動体である作業機械で使う場合、発信目標位置ＰＴに届く音声の音量を保つ為、即ち移動しても届く発信音声の音量の変化が少なくなるようにするには、本体１の移動及び旋回を考慮して、発信方向及び発信音量を定める必要がある。

例えば、図１１に示すように、本体１が発信目標位置ＰＴの前を旋回しながら横切るように移動する状況を想定する。この場合、本体１は、図中の位置ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３の順に移動する。図１２は、本体１が図１１に示すように移動した場合の発信方向音量ベクトルＶＴの変化を示している。

先ず、発信目標位置ＰＴは、本体１が位置ＰＣ１にいるときに設定され固定される。ここでは、本体１が位置ＰＣ１にいるとき、カメラ２６ａから取得した画像に基づき本体１の前方に位置する作業者を発信目標位置ＰＴとして取り込んだ場合を示している。

これにより、発信目標位置ＰＴの位置が特定され、現在車両方位ＲＣ、現在車両位置ＰＣと当該発信目標位置ＰＴとに基づき発信方向音量ベクトルＶＴが演算される。即ち、本体１が位置ＰＣ１にいるときの発信目標位置ＰＴに向けた発信方向音量ベクトルＶＴがベクトルＶＴ１として求められる。この場合には、ベクトルＶＴ１の向きは本体１の前方（図の上方向）となる。なお、音量と音声が届く距離との関係が予め設定されており、ベクトルＶＴ１の大きさは、本体１から発信目標位置ＰＴまで音声が届く音量に対応した大きさとして演算される。

本体１が位置ＰＣ２にいるときには、発信目標位置ＰＴはカメラ２６ｄから取得した画像に基づき本体１の左方に位置することになり、発信目標位置ＰＴに向けた発信方向音量ベクトルＶＴがベクトルＶＴ２として求められる。この場合には、ベクトルＶＴ２の向きは本体１の左方（図の左上方向）となり、本体１から発信目標位置ＰＴへの距離は、本体１が位置ＰＣ１にいたときよりも小さく、故にベクトルＶＴ２の大きさはベクトルＶＴ１よりも小さくなる。

本体１がＰＣ３にいるときには、発信目標位置ＰＴはカメラ２６ｃから取得した画像に基づき本体１の後方に位置することになり、発信目標位置ＰＴに向けた発信方向音量ベクトルＶＴが図中のＶＴ３として求められる。この場合には、ＶＴ３の向きは本体１の後方（図の左方向）となり、本体１から発信目標位置ＰＴへの距離は、本体１が位置ＰＣ１にいたときとほぼ同じであり、故にベクトルＶＴ３の大きさはベクトルＶＴ１とほぼ同じになる。

図１３を参照すると、本体１の移動及び旋回を考慮しなかった補正なしの場合（ａ）と考慮した補正ありの場合（ｂ）における、発信方向音量ベクトルＶＴ及び図１０に基づくスピーカ２２ａ～２２ｄによる発信音声の広がり方がイメージ図で示されている。

同図（ａ）に示すように、本体１の移動及び旋回を考慮しなかった場合には、本体１が位置ＰＣ１にいるときに発信目標位置ＰＴを設定し、発信方向音量ベクトルＶＴをベクトルＶＴ１として求めて以降、ベクトルＶＴ１が保持され、本体１と発信目標位置ＰＴの相対的な位置変化が反映されず、本体１が位置ＰＣ３まで移動したときには、発信する音声が発信目標位置ＰＴに全く届かない状況となる。

これに対し、同図（ｂ）に示すように、上述したように本体１の移動及び旋回を考慮した場合には、本体１が位置ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３の順に移動すると、発信目標位置ＰＴに向けた発信方向音量ベクトルＶＴは、本体１の前方に向けたベクトルＶＴ１、本体１の左方に向けたＶＴ２、本体１の後方に向けたＶＴ３のように変化し、発信する音声が発信目標位置ＰＴに良好に届く状況となる。

なお、好ましくは、発信方向音量ベクトルＶＴにおいて、速度センサ１２により検出される走行速度情報に基づき、本体１の走行速度ベクトルＶＣを相殺する速度補正を行うのがよい。図１４には、本体１が位置ＰＣ２にいるときにベクトルＶＴ２をこの位置での走行速度ベクトルであるベクトルＶＣ２で相殺してベクトルＶＴ２’とした場合が例示されているが、このように本体１の走行速度で発信方向音量ベクトルＶＴを速度補正することで、より適切な発信方向ＣＤ、発信音量ＣＰを求めることができる。

図８に戻り、発信方向音量演算部３１０において、発信方向音量ベクトルＶＴに基づいて発信方向ＣＤ、発信音量ＣＰを演算する（ステップＳ２１４）。
ここでは、発信方向音量ベクトルＶＴの方向を発信方向ＣＤとして演算し、発信方向音量ベクトルＶＴの大きさを発信音量ＣＰとして演算する。発信方向ＣＤについては角度（ｄｅｇ）で定義し、発信音量ＣＰについては音圧レベル（ｄＢ）で定義する。具体的には、発信方向ＣＤについては、本体１の右方を０°として上方、左方、後方の順に左回り（反時計回り）に３６０°まで角度を定義した場合に、本体１における発信方向音量ベクトルＶＴの方向がいずれの角度となるかを演算する。発信音量ＣＰについては、発信方向音量ベクトルＶＴの大きさに適切な定数を乗算して演算する。

そして、音声発信部３２０において、発信方向音量演算部３１０から読み出す発信方向ＣＤ、発信音量ＣＰに基づいて、発信音声記憶部３０４から読み出す発信音声ＤＶを加工した音声信号を生成し、スピーカ２２ａ～２２ｄのいずれかに出力する（ステップＳ２２０）。

具体的には、音声信号は、スピーカ２２ａ～２２ｄを構成する前後左右の４つのスピーカに対応した４つのチャネルを持っており、図１５には発信方向ＣＤの角度情報に基づいて出力するスピーカ２２ａ～２２ｄのいずれかを選択する図が示されているが、同図に示すように、演算により求められた発信方向ＣＤの角度（０°～３６０°）に応じてスピーカ２２ａ～２２ｄから出力するスピーカ（出力するチャネル）を１つ選択するとともに発信音量ＣＰが示す音圧レベルとなるように発信音声ＤＶを加工することで得られる。

以上、説明したように、本発明に係る作業機械によれば、本体１の現在車両方位ＲＣを検出する方位センサ１４と、本体１の現在車両位置ＰＣを検出する位置センサ１６と、本体１の周囲の任意方向に放音する前方スピーカ２２ａ、左方スピーカ２２ｂ、後方スピーカ２２ｃ及び右方スピーカ２２ｄからなる全方位スピーカとを備え、コントローラ３０は、本体１の周囲状況として周囲音声ＳＳ及び周囲画像ＳＰを取得する周囲音声記憶部３０５及び周囲画像記憶部３０６と、周囲状況を作業現場の管理者に報知する周囲音声送信部３３０及び周囲画像送信部３４０と、管理者の発信音声ＤＶを取得する発信音声記憶部３０４と、管理者が音声を伝達したい周囲作業者等の位置である発信音声ＤＶの発信目標位置ＰＴを設定する発信目標位置記憶部３０３と、発信目標位置ＰＴ、現在車両方位ＲＣ及び現在車両位置ＰＣに基づいて発信方向音量ベクトルＶＴを求め、発信方向音量ベクトルＶＴに基づき、発信目標位置ＰＴに届く発信音声ＤＶの音量の変化が少なくなるよう、発信音声ＤＶの発信方向ＣＤ及び発信音量ＣＰを演算する発信方向音量演算部３１０と、発信方向音量演算部３１０の演算結果に基づいて、発信音声ＤＶを加工して音声信号を生成し、音声信号を全方位スピーカに出力する音声発信部３２０とを有している。

従って、管理者が音声を伝達したい周囲作業者等の位置と作業機械の位置及び方向に基づいて、管理者からの発信音声ＤＶの発信方向ＣＤ及び発信音量ＣＰを適切に演算し、管理者が音声を伝達したい周囲作業者等に向けて全方位スピーカで音声を発することができる。これにより、作業機械の管理者と周囲作業者の間で、安全や手元作業の段取りに関わる意思疎通を図ることが可能となる。その結果、無人で稼働する作業機械であっても、周囲作業者の安全を確保しながら周囲作業者から手元作業の協力を受けることができる。

また、管理者と周囲作業者とは、本体１に搭載したスピーカ２２ａ～２２ｄ及びマイク２４ａ～２４ｄを通じて音声を双方向で通信可能である。これにより、周囲作業者は、有人の作業機械と同様に、作業機械の管理者と対話することができる。また、工事現場に迷い込んだ一般人などに対しても、施工予定場所で危ないため近寄らないように等、状況に応じた指示や警告を伝えることが可能である。

また、全方位スピーカとしてのスピーカ２２ａ～２２ｄをそれぞれ指向性スピーカとし、音声の放音範囲を限定することにより、無駄な方向に放音して騒音を生じさせることを抑制できる。周囲作業者にとっては、自分に向けて発せられた音声であるか否かを認識しやすくなり、自分以外に向けて発せられた音声によって作業を妨げられることを減らすことができる。

以上で本発明に係る作業機械の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限定するものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、前方スピーカ２２ａ、左方スピーカ２２ｂ、後方スピーカ２２ｃ及び右方スピーカ２２ｄからなる４つの指向性スピーカで全方位スピーカを構成し、これら４つの指向性スピーカのいずれか１つを選択して音声を発するようにしたが、音声を発するスピーカは少なくともいずれか１つ以上であればよく、複数のスピーカから音声を分配して発するようにしてもよい。例えば、発信方向ＣＤの角度が１３５°（左前方）であるときに、図１５では左方スピーカ２２ｂからのみ発するとした音声を前方スピーカ２２ａと左方スピーカ２２ｂとに分配するようにしてもよい。

また、全方位スピーカは、上記前方スピーカ２２ａ、左方スピーカ２２ｂ、後方スピーカ２２ｃ及び右方スピーカ２２ｄからなる４つの指向性スピーカに限定するものではなく、個数と設置場所は任意に変更可能であり、全方位のいずれかの方向に任意に放音可能であれば、回転可能な雲台に取り付けた指向性スピーカ、アレイスピーカのような配列状スピーカ、無指向性スピーカ等を利用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、作業機械として転圧車両であるタイヤローラを例に説明したが、作業機械は、タイヤローラに限定するものではなく、油圧ショベル、ホイールローダ等であってもよい。

１ 本体
２ 本体フレーム
３、４ 転圧ローラ（走行装置）
１０ 位置センサ（車両位置情報取得装置）
１４ 方位センサ（方位検出装置）
１６ 位置センサ（位置検出装置）
２２ａ 前方スピーカ（全方位スピーカ）
２２ｂ 左方スピーカ（全方位スピーカ）
２２ｃ 後方スピーカ（全方位スピーカ）
２２ｄ 右方スピーカ（全方位スピーカ）
２４ａ～２４ｄ マイク
２６ａ～２６ｄ カメラ
３０ コントローラ
４０ 管理者用コンピュータ
３０１ 現在車両方位記憶部
３０２ 現在車両位置記憶部
３０３ 発信目標位置記憶部（発信目標位置設定部）
３０４ 発信音声記憶部（発信音声取得部）
３０５ 周囲音声記憶部（周囲状況取得部）
３０６ 周囲画像記憶部（周囲状況取得部）
３１０ 発信方向音量演算部
３２０ 音声発信部（音声出力部）
３３０ 周囲音声送信部（周囲状況出力部）
３４０ 周囲画像送信部（周囲状況出力部）
４０１ 発信目標位置取得部
４０２ 発信音声取得部
４０３ 周囲音声提示部
４０４ 周囲画像提示部

Claims (2)

1. 作業現場において走行するための走行装置を含む本体と、
   コントローラと、を備えた作業機械であって、
   前記本体は、
   前記本体の向いている方向を検出する方位検出装置と、
   前記本体の位置を検出する位置検出装置と、
   前記本体の周囲の任意方向に放音する全方位スピーカとを備え、
   前記コントローラは、
   前記本体の周囲状況として少なくとも前記本体の周囲の音声または画像を取得する周囲状況取得部と、
   前記周囲状況取得部が取得した周囲状況を作業現場の管理者に報知する周囲状況出力部と、
   前記管理者の発信音声を取得する発信音声取得部と、
   前記発信音声取得部が取得した前記発信音声の発信目標位置を設定する発信目標位置設定部と、
   前記発信目標位置、前記方位検出装置により検出された前記本体の方向及び前記位置検出装置により検出された前記本体の位置に基づいて前記本体の位置を始点とし前記発信目標位置を終点とする発信方向音量ベクトルを求め、該発信方向音量ベクトルに基づき、前記本体が移動及び旋回しても前記発信目標位置に届く音声の音量を保つよう、前記発信音声の発信方向及び音量を演算する発信方向音量演算部と、
   前記発信方向音量演算部の演算結果に基づいて、前記発信音声を加工して音声信号を生成し、前記音声信号を前記全方位スピーカに出力する音声出力部と、
   を有することを特徴とする作業機械。
2. 前記全方位スピーカは、前記本体の前方に向け放音する前方スピーカと、前記本体の左方に向け放音する左方スピーカと、前記本体の後方に向け放音する後方スピーカと、前記本体の右方に向け放音する右方スピーカとで構成され、
   前記音声出力部は、前記発信方向音量演算部の演算結果に基づいて、前記前方スピーカ、前記左方スピーカ、前記後方スピーカ及び前記右方スピーカの少なくともいずれか１つ以上に前記音声信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。

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