JP7278190B2 - 侵入監視制御システムおよび作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、侵入監視制御システムおよび作業機械に関する。

例えば、油圧ショベルなどの作業機械においては、作業範囲に作業員や他の作業機械などの障害物が侵入した場合に、作業機械と障害物とが干渉しないよう作業機械の動作を制御することが求められる。

このような、障害物に対する作業機械の制御に関する技術として、例えば、特許文献１には、作業車両（作業機械）の周囲に侵入禁止領域を予め設定し、作業領域内に侵入した作業者などの侵入物の位置を検出し、該侵入物が前記設定された侵入禁止領域内に入ったときに作業車両（作業機械）を停止させるようにした作業車両（作業機械）の侵入禁止領域での停止制御方法において、作業者などの侵入物の作業内容に応じて、前記侵入禁止領域を変更可能としたことを特徴とする作業車両（作業機械）の侵入禁止領域での停止制御方法が開示されている。

特開２００３－１０５８０７号公報

しかしながら、上記従来技術においては、作業機械の動作範囲に応じて設定される侵入禁止領域と監視装置の監視範囲との関係性が必ずしも十分考慮されておらず、以下のような問題の発生が懸念される。すなわち、上記従来技術においては、例えば、作業機械の周囲に作業者などの侵入物の侵入を禁止する侵入禁止領域を設定した場合に、侵入禁止領域が監視装置の監視範囲外を含むように設定されてしまった場合には、監視装置の監視範囲外の領域に設定された侵入禁止領域では侵入物を検知することができない。また、従来技術においては、複数の監視装置を用いる場合を想定していないため、各監視装置の監視範囲が重複するように配置された場合に、各監視装置の連携が図られていない場合には、何れかの監視装置において作業機械を構成する構造物を侵入物として誤検知してしまうおそれがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、侵入禁止領域を適切に設定することができ、検知漏れや誤検知を抑制することができる侵入監視制御システムおよび作業機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、作業機械の周囲の障害物を検知して障害物情報を出力する複数の監視装置と、前記作業機械の可動範囲と前記監視装置の監視範囲とに基づいて侵入禁止領域を設定し、設定された前記侵入禁止領域と前記複数の監視装置により検知された前記障害物情報とに基づいて、前記作業機械の動作を制限する制御装置とを備えた侵入監視制御システムにおいて、前記制御装置は、設定された前記侵入禁止領域のうち、前記複数の監視装置によって検知できない検知不可領域を抽出し、抽出された前記検知不可領域を、前記侵入禁止領域から除外し、除外された前記検知不可領域の内側であって、前記複数の監視装置の監視範囲の外周により形成される補足領域を設定し、前記検知不可領域を除いた残りの前記侵入禁止領域と設定された前記補足領域とを新たな侵入禁止領域として設定し、設定された前記新たな侵入禁止領域において前記複数の監視装置のいずれかにより検知された障害物情報に基づいて、前記作業機械の動作を制限するものとする。

本発明によれば、侵入禁止領域を適切に設定することができ、検知漏れや誤検知を抑制することができる。

作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す外観図である。 監視装置を模式的に示す図である。 第１の実施の形態に係るコントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。 侵入禁止領域設定部での処理内容を示すフローチャートである。 侵入禁止領域設定部での処理内容の詳細を説明する図である。 侵入禁止領域設定部での処理内容の詳細を説明する図である。 侵入禁止領域設定部での処理内容の詳細を説明する図である。 侵入禁止領域設定部での処理内容の詳細を説明する図である。 侵入禁止領域設定部での処理内容の詳細を説明する図である。 動作制限制御部での処理内容を示すフローチャートである。 可動範囲と監視範囲の比較の一例を説明する図である。 第２の実施の形態に係るコントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。 比較例として施工現場の状況の一例を示す図である。 比較例として施工現場の状況の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

なお、本実施の形態では、作業機械の一例として、作業装置（フロント作業機）を備える油圧ショベルを例示して説明するが、例えば、ホイールローダなどの他の作業機械のほか、ロードローラなどの道路機械やクレーンなどにも本発明を適用することが可能である。

また、以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、４つの慣性計測装置１３ａ～１３ｄが存在するとき、これらをまとめて慣性計測装置１３と表記することがある。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図１１を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、複数の監視装置Ｎ１，…，Ｎｎ（ｎ：正の整数）（図２、図３等参照）により作業機械（例えば、油圧ショベルＭ１）の周囲の障害物を検知して検知結果を障害物情報として出力し、油圧ショベルＭ１の可動範囲と監視装置Ｎ１，…，Ｎｎの監視範囲とに基づいて設定した侵入禁止領域と、監視装置Ｎ１，…，Ｎｎからの障害物情報とに応じて作業機械の動作を制限するための動作制限指令を生成する侵入監視制御システムに関するものである。

図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す外観図である。

図１において、油圧ショベルＭ１は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム１１、アーム１２、バケット（作業具）８）を連結して構成された多関節型のフロント作業機１５と、車体を構成する上部旋回体１０および下部走行体９とを備え、上部旋回体１０は下部走行体９に対して旋回可能に設けられている。

フロント作業機１５のブーム１１の基端は上部旋回体１０の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム１２の一端はブーム１１の先端に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム１２の他端にはバケットリンク８ａを介してバケット８が垂直方向に回動可能に支持されている。

ブーム１１、アーム１２、バケット８、上部旋回体１０、および下部走行体９は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回油圧モータ４、および左右の走行油圧モータ３（左側３ｂのみ図示）によりそれぞれ駆動される。走行油圧モータ３は、左右一対のクローラをそれぞれ駆動することで移動装置として機能する。

オペレータが搭乗する運転室１６には、フロント作業機１５の油圧アクチュエータ５～７、および上部旋回体１０の旋回油圧モータ４を操作するための操作信号を出力する右操作レバー装置１ｃおよび左操作レバー装置１ｄと、下部走行体９の左右の走行油圧モータ３を操作するための操作信号を出力する走行用右操作レバー装置１ａおよび走行用左操作レバー装置１ｂと、コントローラ（制御装置）１００とが設けられている。

操作レバー装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ、操作信号として電気信号を出力する電気式の操作レバー装置であり、オペレータによって前後左右に傾倒操作される操作レバーと、この操作レバーの傾倒方向および傾倒量（レバー操作量）に応じた電気信号を生成する電気信号生成部とを有する。操作レバー装置１ｃ，１ｄから出力された電気信号は、電気配線を介してコントローラ１００に入力される。本実施の形態では、右操作レバー装置１ｃの操作レバーの前後方向の操作がブームシリンダ５の操作に対応し、左右方向の操作がバケットシリンダ７の操作に対応している。一方、左操作レバー装置１ｄの操作レバーの前後方向の操作が旋回油圧モータ４の操作に対応し、左右方向の操作がアームシリンダ６の操作に対応している。

ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回油圧モータ４、および左右の走行油圧モータ３の動作制御は、エンジンや電動モータなどの原動機（本実施例では、エンジン１４）によって駆動される油圧ポンプ装置２から油圧アクチュエータ３、４～７に供給される作動油の方向および流量をコントロールバルブ２０で制御することにより行う。

コントロールバルブ２０は、コントローラ１００から出力される動作制御信号により動作制御される。例えば、コントロールバルブ２０は、動作制御信号に基づいてパイロット圧を生成する機能として複数の電磁比例弁を有しており、動作制御信号に基づいて生成されたパイロット圧によってコントロールバルブ２０が駆動され、油圧ポンプ装置２から油圧アクチュエータ３、４～７に供給される作動油の方向および流量が制御される。

走行用右操作レバー装置１ａおよび走行用左操作レバー装置１ｂの操作に基づいてコントローラ１００から動作制御信号がコントロールバルブ２０に出力されることにより、下部走行体９の左右の走行油圧モータ３の動作が制御される。また、操作レバー装置１ｃ，１ｄからの操作信号に基づいてコントローラ１００から動作制御信号がコントロールバルブ２０に出力されることにより、油圧アクチュエータ４～７の動作が制御される。ブーム１１はブームシリンダ５の伸縮により上部旋回体１０に対して上下方向に回動し、アーム１２はアームシリンダ６の伸縮によりブーム１１に対して上下および前後方向に回動し、バケット８はバケットシリンダ７の伸縮によりアーム１２に対して上下および前後方向に回動する。

ブーム１１の上部旋回体１０との連結部近傍と、アーム１２のブーム１１との連結部近傍と、バケットリンク８ａと、上部旋回体１０とには、それぞれ、姿勢情報を取得するための姿勢情報取得装置としての慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）１３ａ～１３ｄが配置されている。慣性計測装置１３ａは水平面に対するブーム１１の角度（ブーム角度）を検出する姿勢情報取得装置（ブーム姿勢センサ）であり、慣性計測装置１３ｂは水平面に対するアーム１２の角度（アーム角度）を検出する姿勢情報取得装置（アーム姿勢センサ）であり、慣性計測装置１３ｃは水平面に対するバケットリンク８ａの角度を検出する姿勢情報取得装置（バケット姿勢センサ）である。また、慣性計測装置１３ｄは、水平面に対する上部旋回体１０の傾斜角度（ロール角、ピッチ角）を検出する姿勢情報取得装置（車体姿勢センサ）である。

慣性計測装置１３ａ～１３ｄは、角速度及び加速度を計測するものである。慣性計測装置１３ａ～１３ｄが配置された上部旋回体１０や各被駆動部材（バケット（作業具）８、ブーム１１、アーム１２）が静止している場合を考えると、各慣性計測装置１３ａ～１３ｄに設定されたＩＭＵ座標系における重力加速度の方向（つまり、鉛直下向き方向）と、各慣性計測装置１３ａ～１３ｄの取り付け状態（つまり、各慣性計測装置１３ａ～１３ｄと上部旋回体１０や各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）との相対的な位置関係）とに基づいて、上部旋回体１０や各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）の水平面に対する角度を検出することができる。ここで、慣性計測装置１３ａ～１３ｃは、ブーム１１、アーム１２、及びバケット（作業具）８のそれぞれの姿勢情報（角度信号）を取得する姿勢情報取得装置を構成している。

なお、姿勢情報取得装置としては慣性計測装置（ＩＭＵ）を用いる場合に限られるものではなく、例えば、傾斜角センサを用いて姿勢情報を取得するように構成しても良い。また、各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）の連結部分にポテンショメータを配置し、上部旋回体１０や各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）の相対的な向き（姿勢情報）を検出し、検出結果から各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）の姿勢（水平面に対する角度）を求めても良い。また、ブームシリンダ５，アームシリンダ６，及びバケットシリンダ７にそれぞれストロークセンサを配置し、ストローク変化量から上部旋回体１０や各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）の各接続部分における相対的な向き（姿勢情報）を算出し、その結果から各被駆動部材（バケット（作業具）８，ブーム１１，アーム１２）の姿勢（水平面に対する角度）を求めるように構成しても良い。

上部旋回体１０には、車体の位置に関する情報である機械位置情報を取得する位置情報取得装置としての測位装置１８ａ，１８ｂが設けられている。測位装置１８ａ，１８ｂは、例えば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）である。ＧＮＳＳとは複数の衛星からの信号を受信し、地球上の自己位置を知る衛星測位システムのことである。測位装置１８ａ，１８ｂは、地球上空に位置する複数のＧＮＳＳ衛星（図示しない）からの信号（電波）を受信するものであり、得られた信号に基づいて演算を行うことで、測位装置１８ａ，１８ｂの地球座標系における位置を取得する。油圧ショベルＭ１に対する測位装置１８ａ，１８ｂの相対的な搭載位置は設計情報などから予めわかっているので、測位装置１８ａ，１８ｂの地球座標系における位置を取得することで、施工現場の基準点に対する油圧ショベルＭ１の位置や向き（方位）を機械位置情報として取得することができる。なお、本実施の形態において、機械位置情報は施工現場に設定されたローカル座標系で表されるものとする。

コントローラ１００には、操作レバー装置１ａ～１ｄからの操作信号と、慣性計測装置１３ａ～１３ｄからの姿勢情報と、測位装置１８ａ，１８ｂからの機械位置情報と、監視装置Ｎ１，…，Ｎｎからの図示しない通信装置を介した監視範囲情報（後述）および障害物情報（後述）とが入力されており、コントローラ１００はこれらの入力に基づいて動作制御信号を出力してコントロールバルブ２０を駆動する。なお、監視装置Ｎ１，…，Ｎｎは、１台でも複数台でも良く、複数台の場合には、それぞれの監視装置Ｎ１，…，Ｎｎから障害物情報と監視範囲情報とが個別に入力される。

図２は、本実施の形態に係る監視装置を模式的に示す図である。

図２において、監視装置Ｎ１は、検出部Ｎ１１と、測位装置Ｎ１２と、通信部Ｎ１３とを備えている。

検出部Ｎ１１は、予め設定した監視範囲Ｑ１の内部に侵入した障害物等の物体の位置を検出することができる。監視範囲Ｑ１は、予め仕様として設定され、監視装置Ｎ１の図示しない記憶部に記憶されている。検出部Ｎ１１では、監視装置Ｎ１に設定された座標系における物体の位置が障害物情報として検出される。

測位装置Ｎ１２は、例えば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）と方位計測装置（例えば、地磁気センサ等を用いた電子コンパス）とを備えており、監視装置Ｎ１の位置と向き（方位角）を検出することができる。

通信部Ｎ１３は、監視装置Ｎ１から監視範囲情報および障害物情報を油圧ショベルＭ１の図示しない通信装置へ送信する。

監視装置Ｎ１は、測位装置Ｎ１２の位置と方位角とに基づいて監視範囲Ｑ１及び障害物情報を施工現場に設定されたローカル座標系に変換する機能を有しており、ローカル座標系に変換された監視範囲Ｑ１を監視範囲情報として、ローカル座標系に変換された障害物情報とともに通信部Ｎ１３から油圧ショベルＭ１に送信する。すなわち、本実施の形態においては、障害物情報及び監視範囲情報は、いずれも施工現場に設定されたローカル座標系で表される。

なお、本実施の形態においては、監視装置Ｎ１が測位装置Ｎ１２を備える構成を例示して説明するが、これに限られず、例えば、ローカル座標系における監視装置Ｎ１の位置と方位角を予め計測して監視装置Ｎ１に入力しておく（記憶させておく）構成としても良い。

図３は、コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。

図３において、コントローラ１００は、可動範囲取得部１１０と、監視範囲取得部１２０と、侵入禁止領域設定部１３０と、動作制限制御部１４０と、動作制限部１５０と、車体制御部１６０とを備えている。

可動範囲取得部１１０は、測位装置１８ａ，１８ｂからの機械位置情報に基づいて油圧ショベルＭ１の可動範囲を演算し、侵入禁止領域設定部１３０及び動作制限制御部１４０へ出力する。可動範囲は、例えば、油圧ショベルＭ１の最大旋回半径としても良いし、姿勢情報も可動範囲取得部１１０へ入力し、油圧ショベルＭ１が現在の位置と姿勢から所定の時間で到達可能な動作範囲を可動範囲として演算しても良い。以下の説明においては、油圧ショベルＭ１の最大旋回半径を可動範囲とした場合を例にとり説明する。

監視範囲取得部１２０は、監視装置Ｎ１、…、Ｎｎからの監視範囲情報に基づき、いずれかの監視装置Ｎ１，…，Ｎｎが監視可能な範囲として監視範囲を演算し、侵入禁止領域設定部１３０及び動作制限制御部１４０へ出力する。

侵入禁止領域設定部１３０は、可動範囲取得部１１０からの可動範囲と監視範囲取得部１２０からの監視範囲とに基づいて侵入禁止領域を演算し、動作制限制御部１４０へ出力する。なお、侵入禁止領域設定部１３０における侵入禁止領域の演算については後述する。

動作制限制御部１４０は、可動範囲取得部１１０からの可動範囲、監視範囲取得部１２０からの監視範囲、侵入禁止領域設定部１３０からの侵入禁止領域、および監視装置Ｎ１、…、Ｎｎから障害物情報に基づいて動作制限指令を演算し、動作制限部１５０へ出力する。なお、動作制限制御部１４０における動作制限指令の演算については後述する。

車体制御部１６０は、操作レバー装置１ａ～１ｄからの操作信号および慣性計測装置１３ａ～１３ｄからの姿勢情報に基づいて動作制御信号を演算し、動作制限部１５０を介してコントロールバルブ２０に出力する。

動作制限部１５０は、動作制限制御部１４０からの動作制限指令に基づいて、車体制御部１６０から出力される動作制御信号のコントロールバルブ２０への伝達を制限する。すなわち、動作制限部１５０は、動作制限制御部１４０から動作制限指令として動作停止指令（後述）が出力されている場合には、車体制御部１６０からコントロールバルブ２０へ出力される動作制御信号を遮断することでコントロールバルブ２０の駆動を停止し、油圧アクチュエータ４～７の動作を停止（制限）する。また、動作制限部１５０は、動作制限制御部１４０から動作制限指令として速度制限指令（後述）が出力されている場合には、車体制御部１６０からコントロールバルブ２０へ出力される動作制御信号を制限する（例えば、信号をある割合で減少させる）ことでコントロールバルブ２０の駆動を制限し、油圧アクチュエータ４～７の速度を制限する。また、動作制限部１５０は、動作制限制御部１４０から動作制限指令が出力されていない場合には、車体制御部１６０から出力される動作制御信号のコントロールバルブ２０への伝達を許容する。

図４は、侵入禁止領域設定部での処理内容を示すフローチャートである。また、図５～図９は、侵入禁止領域設定部での処理内容の詳細を説明する図である。ここでは、監視装置として２台の監視装置Ｎ１，Ｎ２を用いる場合を例示して説明する。

図４において、侵入禁止領域設定部１３０は、まず、油圧ショベルＭ１の可動範囲に基づいて侵入禁止領域Ｐ１を設定する（ステップＳ１００）。侵入禁止領域Ｐ１としては、例えば、図５に示すように、油圧ショベルＭ１の最大旋回半径から幅Ｒ１だけ拡大した円環で表される領域を設定する。ここで、幅Ｒ１は、旋回中の油圧ショベルＭ１が停止するまでに要する時間と、施工現場において侵入物として想定される物体の移動速度とに基づき設定するのが良い。また、油圧ショベルＭ１の旋回速度としては、最大旋回速度を用いてもよいし、実旋回速度を用いても良い。

続いて、図６に示すように、侵入禁止領域Ｐ１と、監視装置Ｎ１，Ｎ２の監視範囲Ｑ１，Ｑ２とを比較し、侵入禁止領域Ｐ１のうち監視範囲Ｑ１，Ｑ２に入らない範囲を検知不可領域Ｐ１ｘとして抽出する（ステップＳ１１０）。

続いて、図７に示すように、監視装置Ｎ１，Ｎ２の監視範囲Ｑ１，Ｑ２に基づいて、監視範囲Ｑ１，Ｑ２の外周から一定の幅を占める範囲を境界領域Ｑｘとして抽出する（ステップＳ１２０）。なお、境界領域Ｑｘの幅をＲ１としておくことが望ましい。

続いて、図８に示すように、侵入禁止領域Ｐ１と境界領域Ｑｘを比較し、境界領域Ｑｘのうち侵入禁止領域Ｐ１よりも内側の領域を補足領域Ｐ１ｙとして設定する（ステップＳ１３０）。

続いて、図９に示すように、侵入禁止領域Ｐ１から検知不可領域Ｐ１ｘを除き、さらに補足領域Ｐ１ｙを合わせた領域を新たな侵入禁止領域Ｐ１として設定する。

図１０は、動作制限制御部での処理内容を示すフローチャートである。また、図１１は、可動範囲と監視範囲の比較の一例を説明する図である。

図１０において、動作制限制御部１４０は、まず、侵入禁止領域Ｐ１に障害物があるか否かを判定し（ステップＳ２００）、判定結果がＹＥＳの場合には、動作制限指令として動作停止指令を動作制限部１５０へ出力して、油圧ショベルＭ１の動作を停止させ（ステップＳ２０１）、処理を終了する。

なお、侵入禁止領域Ｐ１に侵入物が入った場合に侵入物を障害物として判定することに加え、油圧ショベルＭ１の一部が侵入禁止領域に入った場合にも油圧ショベルＭ１の一部を障害物として判定し、油圧ショベルＭ１の動作を停止させる。このように制御することにより、侵入禁止領域Ｐ１に侵入物が入った場合に油圧ショベルＭ１を停止させるとともに、油圧ショベルＭ１が侵入禁止領域Ｐ１の外側へ出ることも防止できる。

続いて、油圧ショベルＭ１の可動範囲と監視装置Ｎ１，Ｎ２の監視範囲Ｑ１，Ｑ２とを比較し、全ての可動範囲が監視範囲Ｑ１，Ｑ２に含まれるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、可動範囲の少なくとも一部が監視範囲Ｑ１，Ｑ２に含まれていない場合には、動作制限制御部１４０は、動作制限指令として速度制限指令を動作制限部１５０へ出力して、油圧ショベルＭ１の動作速度を制限し（ステップＳ２１１）、処理を終了する。可動範囲の少なくとも一部が監視範囲Ｑ１，Ｑ２に含まれていない場合とは、例えば、図１１に示すように、可動領域Ｗ１の一部である領域Ｗ１ｘが監視範囲Ｑ１，Ｑ２に含まれないような場合である。また、ステップＳ２１０での判定結果がＹＥＳの場合には、処理を終了する。

このように、可動範囲の一部でも監視範囲Ｑ１，Ｑ２に含まれない場合に、油圧ショベルＭ１の速度を制限することにより、油圧ショベルＭ１が侵入禁止領域Ｐ１の外側へはみ出す可能性がある場合においても、予め油圧ショベルＭ１の速度を制限することができ、油圧ショベルＭ１が侵入禁止領域Ｐ１の外側へはみ出すことをより確実に防止することができる。なお、油圧ショベルＭ１が侵入禁止領域Ｐ１の外側へはみ出すことをより確実に防止するために、領域Ｗ１ｘの面積が大きいほど、油圧ショベルＭ１の速度をより小さくするよう構成しても良い。

以上のように構成した本実施の形態における効果を図１３及び図１４を用いて説明する。

従来技術においては、作業機械の動作範囲に応じて設定される侵入禁止領域と監視装置の監視範囲との関係性が必ずしも十分考慮されておらず、例えば、侵入禁止領域が監視装置の監視範囲外に設定された場合には侵入物を検知することができなかったり、複数の監視範囲が重複して設定された場合には作業機械を侵入物として誤検知してしまったりする可能性があった。すなわち、例えば、図１３に示すように、作業機械Ｍ１の周囲を侵入禁止領域Ｐ１とする場合、監視装置Ｎ１との位置関係に依っては侵入禁止領域Ｐ１が監視装置の監視範囲Ｑ１の外に設定されてしまい、侵入物Ｘ１を検知することができない可能性があった。また、図１４に示すように、監視範囲を拡大するために監視装置Ｎ２を設置した場合、作業機械Ｍ１の一部が監視装置Ｎ２の監視範囲Ｑ２へ入ったときに、作業機械Ｍ１の一部を侵入物として誤検知してしまう可能性があった。

これに対して本実施の形態においては、油圧ショベルＭ１の周囲の障害物を検知して障害物情報を出力する監視装置Ｎ１，Ｎ２と、油圧ショベルＭ１の可動範囲と監視装置Ｎ１，Ｎ２の監視範囲との比較結果に基づいて設定した侵入禁止領域Ｐ１と、監視装置Ｎ１，Ｎ２からの障害物情報とに応じて、油圧ショベルＭ１の動作を制限するための動作制限指令を算出するコントローラ１００とを備えて構成したので、侵入禁止領域を適切に設定することができ、検知漏れや誤検知を抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１２を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における動作制限制御部１４０に加えて警告報知指令を出力する警告報知制御部２４０を備えたものである。

図１２は、本実施の形態に係るコントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。なお、図１２においては、第１の実施の形態で説明した動作制限制御部１４０、動作制限部１５０、及び、車体制御部１６０については図示を省略する。

図１２において、コントローラ１００Ａは、可動範囲取得部１１０と、監視範囲取得部１２０と、侵入禁止領域設定部１３０と、警告報知制御部２４０とを備えている。

警告報知制御部２４０は、侵入禁止領域設定部１３０からの侵入禁止領域、及び、監視装置Ｎ１、…、Ｎｎから障害物情報に基づいて警告報知指令を演算し、報知装置２００へ出力する。なお、警報報知制御部２４０における警報報知指令の演算は、第１の実施の形態における動作制限制御部１４０における動作制限指令の演算と同様に行う。すなわち、警告報知制御部２４０は、侵入禁止領域Ｐ１に侵入物が入った場合には、侵入物を障害物として判定するとともに、油圧ショベルＭ１の一部が侵入禁止領域に入った場合にも油圧ショベルＭ１の一部を障害物として判定し、警告報知指令を報知装置２００に出力することで警告を発報させる。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。
（１）上記の実施の形態では、作業機械（例えば、油圧ショベルＭ１）の周囲の障害物を検知して障害物情報を出力する複数の監視装置Ｎ１，…，Ｎｍと、前記作業機械の可動範囲と前記監視装置の監視範囲とに基づいて侵入禁止領域Ｐ１を設定し、設定された前記侵入禁止領域と前記複数の監視装置により検知された前記障害物情報とに基づいて、前記作業機械の動作を制限する制御装置（例えば、コントローラ１００；１００Ａ）とを備えた侵入監視制御システムにおいて、前記制御装置は、設定された前記侵入禁止領域のうち、前記複数の監視装置によって検知できない検知不可領域を抽出し、抽出された前記検知不可領域を、前記侵入禁止領域から除外し、除外された前記検知不可領域の内側であって、前記複数の監視装置の監視範囲の外周により形成される補足領域を設定し、前記検知不可領域を除いた残りの前記侵入禁止領域と設定された前記補足領域とを新たな侵入禁止領域として設定し、設定された前記新たな侵入禁止領域において前記複数の監視装置のいずれかにより検知された障害物情報に基づいて、前記作業機械の動作を制限するものとした。

これにより、侵入禁止領域を適切に設定することができ、検知漏れや誤検知を抑制することができる。

（２）また、上記の実施の形態では、（１）の侵入監視制御システムにおいて、前記作業機械（例えば、油圧ショベルＭ１）は前記制御装置（例えば、コントローラ１００；１００Ａ）を備え、前記制御装置は前記監視装置Ｎ１，…，Ｎｎからの障害物情報に基づいて前記作業機械の動作を制限するものとした。

（３）また、上記の実施の形態では、（１）の侵入監視制御システムにおいて、前記監視装置Ｎ１，…，Ｎｎは前記制御装置（例えば、コントローラ１００；１００Ａ）を備え、前記作業機械（例えば、油圧ショベルＭ１）は前記制御装置からの動作制限指令に基づいて動作を制限するものとした。

（４）また、上記の実施の形態では、施工現場において動作する作業機械（例えば、油圧ショベルＭ１）であって、前記作業機械の動作を制御する制御装置（例えば、コントローラ１００；１００Ａ）を備えた作業機械において、前記制御装置は、前記作業機械の周囲の障害物を検知して障害物情報を出力する複数の監視装置Ｎ１，…，Ｎｎの監視範囲と前記作業機械の可動範囲とに基づいて侵入禁止領域Ｐ１を設定し、設定された前記侵入禁止領域と前記複数の監視装置により検知された前記障害物情報とに基づいて、前記作業機械の動作を制限するものであって、設定された前記侵入禁止領域のうち、前記複数の監視装置によって検知できない検知不可領域を抽出し、抽出された前記検知不可領域を、前記侵入禁止領域から除外し、除外された前記検知不可領域の内側であって、前記複数の監視装置の監視範囲の外周により形成される補足領域を設定し、前記検知不可領域を除いた残りの前記侵入禁止領域と設定された前記補足領域とを新たな侵入禁止領域として設定し、設定された前記新たな侵入禁止領域において前記複数の監視装置のいずれかにより検知された障害物情報に基づいて、前記作業機械の動作を制限するものとした。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

また、本実施の形態においては、油圧ショベルＭ１にコントローラ１００，１００Ａを搭載した構成を説明したが、例えば、コントローラ１００を油圧ショベルＭ１から分離して配置し、油圧ショベルＭ１の遠隔操作を可能とした油圧ショベル（作業機械）Ｍ１の制御システムとして構成しても良い。また、コントローラ１００，１００Ａから動作制限部１５０および車体制御部１６０以外の機能部を油圧ショベルＭ１から分離して、例えば、監視装置Ｎ１，…，Ｎｎに配置するように構成しても良い。

１ａ～１ｄ…操作レバー装置、２…油圧ポンプ装置、３…走行油圧モータ、４…旋回油圧モータ、５…ブームシリンダ、６…アームシリンダ、７…バケットシリンダ、８…バケット（作業具）、８ａ…バケットリンク、９…下部走行体、１０…上部旋回体、１１…ブーム、１２…アーム、１３…慣性計測装置（ＩＭＵ）、１４…エンジン、１５…フロント作業機、１６…運転室、１８ａ，１８ｂ…測位装置（ＧＮＳＳ）、２０…コントロールバルブ、１００，１００Ａ…コントローラ（制御装置）、１１０…可動範囲取得部、１２０…監視範囲取得部、１３０…侵入禁止領域設定部、１４０…動作制限制御部、１５０…動作制限部、１６０…車体制御部、２００…報知装置、２４０…警告報知制御部、Ｍ１…油圧ショベル（作業機械）、Ｎ１，Ｎ２…監視装置、Ｎ１１…検出部、Ｎ１２…測位装置、Ｎ１３…通信部、Ｐ１…侵入禁止領域、Ｐ１ｘ…検知不可領域、Ｐ１ｙ…補足領域、Ｑ１，Ｑ２…監視範囲、Ｑｘ…境界領域、Ｒ１…幅、Ｗ１…可動領域、Ｗ１ｘ…領域、Ｘ１…侵入物

Claims (4)

1. 作業機械の周囲の障害物を検知して障害物情報を出力する複数の監視装置と、
   前記作業機械の可動範囲と前記監視装置の監視範囲とに基づいて侵入禁止領域を設定し、設定された前記侵入禁止領域と前記複数の監視装置により検知された前記障害物情報とに基づいて、前記作業機械の動作を制限する制御装置とを備えた侵入監視制御システムにおいて、
   前記制御装置は、
   設定された前記侵入禁止領域のうち、前記複数の監視装置によって検知できない検知不可領域を抽出し、抽出された前記検知不可領域を、前記侵入禁止領域から除外し、除外された前記検知不可領域の内側であって、前記複数の監視装置の監視範囲の外周により形成される補足領域を設定し、前記検知不可領域を除いた残りの前記侵入禁止領域と設定された前記補足領域とを新たな侵入禁止領域として設定し、設定された前記新たな侵入禁止領域において前記複数の監視装置のいずれかにより検知された障害物情報に基づいて、前記作業機械の動作を制限することを特徴とする侵入監視制御システム。
2. 請求項１記載の侵入監視制御システムにおいて、
   前記作業機械は前記制御装置を備え、
   前記制御装置は前記監視装置からの障害物情報に基づいて前記作業機械の動作を制限することを特徴とする侵入監視制御システム。
3. 請求項１記載の侵入監視制御システムにおいて、
   前記監視装置は前記制御装置を備え、
   前記作業機械は前記制御装置からの動作制限指令に基づいて動作を制限することを特徴とする侵入監視制御システム。
4. 施工現場において動作する作業機械であって、前記作業機械の動作を制御する制御装置を備えた作業機械において、
   前記制御装置は、前記作業機械の周囲の障害物を検知して障害物情報を出力する複数の監視装置の監視範囲と前記作業機械の可動範囲とに基づいて侵入禁止領域を設定し、設定された前記侵入禁止領域と前記複数の監視装置により検知された前記障害物情報とに基づいて、前記作業機械の動作を制限するものであって、設定された前記侵入禁止領域のうち、前記複数の監視装置によって検知できない検知不可領域を抽出し、抽出された前記検知不可領域を、前記侵入禁止領域から除外し、除外された前記検知不可領域の内側であって、前記複数の監視装置の監視範囲の外周により形成される補足領域を設定し、前記検知不可領域を除いた残りの前記侵入禁止領域と設定された前記補足領域とを新たな侵入禁止領域として設定し、設定された前記新たな侵入禁止領域において前記複数の監視装置のいずれかにより検知された障害物情報に基づいて、前記作業機械の動作を制限することを特徴とする作業機械。

Images