WO2024142485A1 - 作業情報教示装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Abstract

作業情報教示装置（１０１）は、作業機械（１００）に含まれる特定部分（４，５，６，１３）と作業現場における観測対象（９０）との接近度を演算するコントローラ（６０）と、作業現場の像である作業現場像（２００）をオペレータが視認することが可能な現場像領域（Ｒｗ）に接近度を示す接近度表示を行う表示器（５０）と、を備え、コントローラ（６０）は、現場像領域（Ｒｗ）の一部の領域であって特定部分（４，５，６，１３）の像に対応する特定領域（Ｒｓ）の範囲内に前記接近度表示を行わせるように構成されている。

Description

作業情報教示装置及びこれを備えた作業機械

　本開示は、作業機械が行う作業に関する情報をオペレータに教示するための作業情報教示装置に関する。

　特許文献１の作業機械では、コントローラは、作業装置の動作可能領域の境界と作業装置との接近度を演算し、表示装置に表示される前記境界の３次元形状の表示態様を前記接近度に応じて変更する。

　特許文献２は、作業機と前記作業機が取り付けられかつ運転室を有する本体部とを備える建設機械の表示システムを開示している。この表示システムは、作業支援情報の投影像を作業機の周囲に表示する。

　特許文献１の作業機械では、動作可能領域の境界を示す３次元形状は表示装置において作業装置（アタッチメント）の周辺の像に重なるように表示されるので、アタッチメントの周辺の作業現場像の一部が３次元形状によって覆い隠される。同様に、特許文献２の表示システムでは、作業支援情報の投影像が作業機（アタッチメント）の周囲に表示されるので、アタッチメントの周辺の作業現場像の一部が作業支援情報によって覆い隠される。オペレータは、上記のように覆い隠された作業現場像の一部を視認することができない。従って、作業現場像の一部が覆い隠されることは作業機械による作業の邪魔になる。

特開２０２１－１５５９４９号公報 特開２０１７－１８６９０１号公報

　本開示は、作業機械による作業の邪魔をすることなく作業に関する情報をオペレータに教示することができる作業情報教示装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的とする。

　提供されるのは、機体と前記機体に支持されるアタッチメントとを備える作業機械が行う作業に関する情報をオペレータに教示するための作業情報教示装置であって、前記作業機械に含まれる特定部分と作業現場における観測対象との接近度を演算するコントローラと、前記作業現場の像である作業現場像を前記オペレータが視認することが可能な現場像領域に前記接近度を示す接近度表示を行う表示器と、を備え、前記コントローラは、前記現場像領域の一部の領域であって前記特定部分の像に対応する特定領域の範囲内に前記接近度表示を行わせるように構成されている。

本開示の実施形態に係る作業情報教示装置を備える作業機械を示す側面図である。 前記作業情報教示装置を含むシステムのブロック図である。 作業機械の特定部分と作業現場の観測対象との位置関係の一例を示す側面図である。 前記作業情報教示装置により教示される作業情報の一例を示す図である。 前記作業情報教示装置のコントローラによる演算処理動作を示すフローチャートである。 前記実施形態の変形例１に係る作業情報教示装置により教示される作業情報の一例を示す図である。 前記実施形態の変形例２に係る作業情報教示装置の位置情報検出器の配置を説明するための図である。 作業機械の特定部分と作業現場の観測対象との位置関係の他の例を示す側面図である。 前記実施形態の変形例３に係る作業情報教示装置により教示される作業情報の一例を示す図である。 前記実施形態の変形例４に関する図であり、作業機械の特定部分と作業現場の観測対象との位置関係の一例を示す側面図である。

　本開示の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る作業機械１００を示す側面図である。本実施形態に係る作業機械１００は、油圧ショベルである。図２は、本実施形態に係る作業情報教示装置１０１を含むシステムのブロック図である。本実施形態に係る作業情報教示装置１０１は、作業機械１００が行う作業に関する情報をオペレータに教示するための制御を行う。

　図１及び図２に示すように、作業機械１００は、下部走行体１と、上部旋回体２と、アタッチメント３と、複数の油圧アクチュエータと、複数の操作器２０と、を備える。

　下部走行体１は、左右一対のクローラ走行装置を備える。上部旋回体２は、下部走行体１に上下方向のＺ軸回りに旋回可能に支持される。上部旋回体２は、オペレータが座る運転席を有するキャブ１２と、キャブ１２の後方に配置されるカウンタウエイト１３と、を備える。下部走行体１及び上部旋回体２は機体の一例である。

　アタッチメント３は、上部旋回体２に支持されている。アタッチメント３は、上部旋回体２に起伏可能に支持されるブーム４と、ブーム４の先端部に回動可能に支持されるアーム５と、アーム５の先端部に回動可能に支持されるバケット６と、を含む。

　複数の油圧アクチュエータのそれぞれは、図略の油圧ポンプから作動油の供給を受けて作動する。複数の油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７と、アームシリンダ８と、バケットシリンダ９と、旋回モータ１１と、を含む。

　ブームシリンダ７は、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けてブーム４を上部旋回体２に対して起伏動作させるように作動する油圧シリンダである。ブームシリンダ７の基端部は、上部旋回体２に回動可能に取り付けられ、ブームシリンダ７の先端部は、ブーム４に回動可能に取り付けられている。

　アームシリンダ８は、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けてアーム５をブーム４に対して回動させるように作動する油圧シリンダである。アームシリンダ８の基端部は、ブーム４に回動可能に取り付けられ、アームシリンダ８の先端部は、アーム５に回動可能に取り付けられている。

　バケットシリンダ９は、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けてバケット６をアーム５に対して回動させるように作動する油圧シリンダである。バケットシリンダ９の基端部は、アーム５に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ９の先端部は、リンク部材を介してバケット６に回動可能に取り付けられている。

　旋回モータ１１は、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて上部旋回体２を下部走行体１に対して旋回させるように作動する油圧モータである。

　複数の操作器２０は、ブーム操作器２０と、アーム操作器２０と、バケット操作器２０と、旋回操作器２０と、を含む。図２では、これらの操作器２０のうちの一つのみが図示され、他の操作器２０の図示は省略されている。複数の操作器２０のそれぞれは、オペレータによる操作を受ける操作レバー２１と、出力器２２と、を備える。操作レバー２１に操作が与えられると、当該操作の操作方向及び操作量に応じた流量の作動油が流量調整弁７０を介して油圧アクチュエータに供給される。これにより、当該油圧アクチュエータは、操作レバー２１の操作に応じた動作を行う。

　具体的には、ブーム操作器２０の操作レバー２１は、ブーム操作（ブーム上げ操作又はブーム下げ操作）を受ける。ブーム上げ操作は、ブーム４をブーム上げ方向に動かすためのオペレータによる操作であり、ブーム下げ操作は、ブーム４をブーム下げ方向に動かすためのオペレータによる操作である。ブーム操作器２０の操作レバー２１にブーム操作が与えられると、ブーム操作器２０に対応する流量調整弁７０を介してブーム操作に応じた流量の作動油がブームシリンダ７に供給され、ブーム４がブーム操作に応じた動作を行う。

　アーム操作器２０の操作レバー２１は、アーム操作（アーム引き操作又はアーム押し操作）を受ける。アーム引き操作は、アーム５をアーム引き方向に動かすためのオペレータによる操作であり、アーム押し操作は、アーム５をアーム押し方向に動かすためのオペレータによる操作である。アーム操作器２０の操作レバー２１にアーム操作が与えられると、アーム操作器２０に対応する流量調整弁７０を介してアーム操作に応じた流量の作動油がアームシリンダ８に供給され、アーム５がアーム操作に応じた動作を行う。

　バケット操作器２０の操作レバー２１は、バケット操作（バケット掘削操作又はバケット排土操作）を受ける。バケット掘削操作は、バケット６をバケット掘削方向に動かすためのオペレータによる操作であり、バケット排土操作は、バケット６をバケット排土方向に動かすためのオペレータによる操作である。バケット操作器２０の操作レバー２１にバケット操作が与えられると、バケット操作器２０に対応する流量調整弁７０を介してバケット操作に応じた流量の作動油がバケットシリンダ９に供給され、バケット６がバケット操作に応じた動作を行う。

　旋回操作器２０の操作レバー２１は、旋回操作（右旋回操作又は左旋回操作）を受ける。右旋回操作は、上部旋回体２を右方向に旋回させるためのオペレータによる操作であり、左旋回操作は、上部旋回体２を左方向に旋回させるためのオペレータによる操作である。旋回操作器２０の操作レバー２１に旋回操作が与えられると、旋回操作器２０に対応する流量調整弁７０を介して旋回操作に応じた流量の作動油が旋回モータ１１に供給され、上部旋回体２が旋回操作に応じた旋回動作を行う。

　図２のブロック図では、操作器２０がいわゆる電気レバータイプの操作器である場合の構成が図示されている。この場合、出力器２２は、操作レバー２１に与えられる操作の操作方向及び操作量に応じた操作信号を後述するコントローラ６０に出力し、コントローラ６０のアクチュエータ制御指令部６７は、操作信号に応じた制御指令を流量調整弁７０に入力し、流量調整弁７０は、制御指令に応じた流量の作動油が油圧アクチュエータに供給されるように作動する。操作器２０が電気レバータイプである場合、流量調整弁７０は、制御指令の入力を受けて当該制御指令に応じた二次圧（パイロット圧）を出力する電磁比例弁と、当該パイロット圧の供給を受けるパイロットポートを有する制御弁と、を含む。制御弁は、パイロット圧に応じて開閉することで油圧アクチュエータへの作動油の流量を調節する。

　ただし、操作器２０は、電気レバータイプに限られない。操作器２０は、操作レバー２１と、出力器２２としてのリモコン弁と、を備えていてもよい。この場合、リモコン弁（出力器２２）は、操作レバー２１に与えられる操作の操作方向及び操作量に応じた二次圧（パイロット圧）を流量調整弁としての制御弁のパイロットポートに供給する。制御弁は、パイロット圧に応じて開閉することで油圧アクチュエータへの作動油の流量を調節する。

　本実施形態では、作業機械１００は、作業情報教示装置１０１を備える。作業情報教示装置１０１は、作業機械１００が行う作業に関する作業情報をオペレータに教示する。作業情報教示装置１０１は、姿勢検出器３０と、３次元情報検出器４０と、表示器５０と、入力器８０と、コントローラ６０と、を備える。

　姿勢検出器３０は、作業機械１００の姿勢に関する姿勢情報を検出し、検出結果をコントローラ６０に入力する。

　具体的には、本実施形態では、姿勢検出器３０は、ブーム４の姿勢を検出するブーム姿勢センサ３１と、アーム５の姿勢を検出するアーム姿勢センサ３２と、バケット６の姿勢を検出するバケット姿勢センサ３３と、を含む（図１参照）。ブーム姿勢センサ３１、アーム姿勢センサ３２、及びバケット姿勢センサ３３のそれぞれは、検出結果をコントローラ６０に入力する。

　ブーム姿勢センサ３１は、例えば、水平面、水平線などの基準に対するブーム４の角度又は上部旋回体２に対するブーム４の角度を検出するブーム角度センサであってもよく、ブームシリンダ７の動作を検出するストロークセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。アーム姿勢センサ３２は、例えば、水平面、水平線などの基準に対するアーム５の角度又はブーム４に対するアーム５の角度を検出するアーム角度センサであってもよく、アームシリンダ８の動作を検出するストロークセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。バケット姿勢センサ３３は、例えば、水平面、水平線などの基準に対するバケット６の角度又はアーム５に対するバケット６の角度を検出するバケット角度センサであってもよく、バケットシリンダ９の動作を検出するストロークセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。

　角度センサとしては、例えば、レゾルバ、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、ＩＭＵ（慣性計測装置）などを例示できる。ストロークセンサは、油圧シリンダのシリンダ長さを検出するものであってもよく、シリンダチューブに対するピストンロッドの位置を検出するものであってもよい。

　姿勢検出器３０は、旋回体姿勢センサ３４をさらに含んでいてもよい（図１参照）。旋回体姿勢センサ３４は、上部旋回体２の姿勢を検出するためのセンサである。旋回体姿勢センサ３４は、例えば、水平面に対する上部旋回体２の傾き（姿勢）を検出するセンサであってもよい。また、旋回体姿勢センサ３４は、例えば、下部走行体１に対する上部旋回体２の角度（旋回角度）を検出する旋回角度センサであってもよく、下部走行体１に対する上部旋回体２の角速度（旋回角速度）を検出するジャイロセンサなどのセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。なお、姿勢検出器３０は、旋回体姿勢センサ３４を含んでいなくてもよい。

　３次元情報検出器４０は、作業現場における観測対象に関する３次元情報を検出する。３次元情報検出器４０は、観測対象の位置情報を検出する位置情報検出器の一例である。３次元情報検出器４０は、検出結果をコントローラ６０に入力する。本実施形態では、３次元情報検出器４０は、その検出範囲（視野範囲）に観測対象とアタッチメント３（特にバケット６）とが含まれるような位置に配置されている。具体的には、例えば図１に示すように、３次元情報検出器４０は、作業現場のうち上部旋回体２の前方の領域が検出範囲に含まれるように上部旋回体２に取り付けられている。

　図３は、作業機械１００の特定部分と作業現場１０２の観測対象との位置関係の一例を示す側面図である。３次元情報検出器４０は、例えば、観測対象についての縦横の２次元情報と、観測対象についての奥行きの情報と、を検出することが可能な３次元カメラであってもよい。３次元カメラは、ステレオ方式の３次元カメラ（ステレオカメラ）であってもよく、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）方式の３次元カメラであってもよく、プロジェクターとカメラとを組み合わせた３次元カメラであってもよい。ＴＯＦ方式の３次元カメラは、例えばＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）であってもよい。ただし、３次元情報検出器４０は、作業現場における観測対象に関する３次元情報を検出することが可能なものであればよく、上記の具体例に限られない。

　観測対象は、作業現場１０２に存在する複数の物体のうち、３次元情報検出器４０が３次元情報を検出することが可能な物体である。言い換えると、観測対象は、３次元情報検出器４０の検出範囲内に含まれる物体である。従って、観測対象は、３次元情報検出器４０が取り付けられる位置、３次元情報検出器４０の向き、３次元情報検出器４０の特性、３次元情報検出器４０における種々の設定、作業機械１００の姿勢、などの種々のコンディションに応じて決まる。例えば３次元情報検出器４０がＴＯＦ方式の３次元カメラである場合、種々のコンディションには、光の投射方向（投射範囲）が含まれていてもよい。例えば図３に示す具体例では、観測対象は、作業現場１０２に存在する壁９０を含む。

　作業機械１００の特定部分は、作業情報の対象となる部分である。コントローラ６０は、特定部分を設定するためのオペレータによる入力に応じて特定部分を設定し、当該特定部分を記憶するように構成されていてもよい。また、コントローラ６０には、特定部分が予め記憶されていてもよい。コントローラ６０は、特定部分の形状に関するデータである形状データを記憶している。形状データは、特定部分の表面の形状に対応する３次元データ、すなわち特定部分の外形（特定部分の輪郭）を表す３次元データであってもよい。また、形状データは、特定部分の寸法に関するデータであってもよい。

　特定部分は、アタッチメントの一部又は全部を含んでいてもよく、この場合、特定部分は、ブーム４、アーム５及びバケット６の少なくとも一つを含んでいてもよい。また、特定部分は、上部旋回体２の一部又は全部を含んでいてもよく、この場合、特定部分は、上部旋回体２の後部を含んでいてもよく、上部旋回体２の側部を含んでいてもよい。上部旋回体２の後部は、カウンタウエイト１３であってもよい。また、特定部分は、下部走行体１の一部又は全部を含んでいてもよく、この場合、特定部分は、下部走行体１のクローラ走行装置を含んでいてもよい。

　本実施形態では、コントローラ６０には、ブーム４、アーム５及びバケット６が特定部分として予め記憶されており、コントローラ６０は、ブーム４の形状に関する形状データ、アーム５の形状に関する形状データ及びバケット６の形状に関する形状データを予め記憶している。

　表示器５０は、現場像領域Ｒｗに、コントローラ６０の指令に基づいて、接近度を示す接近度表示を行う。現場像領域Ｒｗは、作業現場１０２の画像である作業現場像をオペレータが視認することが可能な領域である。接近度は、作業機械１００の特定部分と、作業現場における観測対象と、の接近の度合いである。接近度は、例えば、特定部分と観測対象との距離であってもよい。図３及び図４の具体例では、接近度は、ブーム４、アーム５及びバケット６と、壁９０と、の距離である。

　表示器５０は、現場像領域Ｒｗに接近度表示を行うことができるものであればよいので、その具体的な構成は特に限定されるものではない。現場像領域Ｒｗは、表示器５０の種類に応じて決まる。表示器５０及び現場像領域Ｒｗの具体的な構成としては、以下のようなものを例示できる。

　図４は、キャブ１２内に配置された表示器５０の画面の一例を示す図である。図４に示す表示器５０は、キャブ１２内においてオペレータが目視することが可能な位置に配置された液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイ（モニター）である。この場合、現場像領域Ｒｗは、当該ディスプレイの画面において画像が表示される領域（画像表示領域）である。現場像領域Ｒｗは、図４に示す略矩形状の外枠内の領域である。表示器５０の現場像領域Ｒｗ（画像表示領域Ｒｗ）における作業現場画像２００は、３次元情報検出器４０からコントローラ６０又は表示器５０に入力される検出結果を用いて表示されてもよく、３次元情報検出器４０とは別のカメラ（撮像装置）からコントローラ６０又は表示器５０に入力される画像データを用いて表示されてもよい。具体例を挙げると次の通りである。３次元情報検出器４０が例えばステレオカメラである場合には、表示器５０の現場像領域Ｒｗにおける作業現場画像２００は、ステレオカメラからコントローラ６０又は表示器５０に入力される画像データを用いて表示される。また、３次元情報検出器４０が、例えば、測距機能を有するが画像データを取得する機能を有していない検出器（例えばＴＯＦセンサー）である場合には、表示器５０の現場像領域Ｒｗにおける作業現場画像２００は、３次元情報検出器４０とは別のカメラ（図示省略）からコントローラ６０又は表示器５０に入力される画像データを用いて表示される。図４に示す具体例では、現場像領域Ｒｗに表示されている作業現場画像２００は、上部旋回体２の前方に位置する壁９０の画像２０１と、壁９０の周りの光景の画像２０２と、特定部分の画像２１０と、を含む。特定部分の画像２１０は、本開示における特定部分の像の一例である。図４の具体例では、特定部分の画像２１０は、ブーム４の画像２１１と、アーム５の画像２１２と、バケット６の画像２１３と、を含む。作業現場画像２００は、作業現場の観測対象の実際の像（実像）ではなく、ディスプレイ（表示器５０）の画面に表示された画像である。作業現場画像２００は、作業現場像の一例である。

　表示器５０は、キャブ１２におけるフロントウインドに配置されたフロントガラス（透明板の一例）に接近度表示を行うためのヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の投影器を含んでいてもよい。ＨＵＤの投影器は、フロントガラス越しに見える作業現場像（実像）に接近度に関する情報が重畳されるようにフロントガラスに接近度表示を行う。この場合、現場像領域Ｒｗは、フロントガラスの少なくとも一部の領域を含む。

　表示器５０は、オペレータの頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であってもよい。この場合、現場像領域Ｒｗは、ＨＭＤにおいて画像が表示される領域である画像表示領域を含む。

　コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの演算処理装置と、メモリと、を備える。コントローラ６０は、作業機械１００が行う作業に関する情報をオペレータに教示するための制御である教示制御を行う。

　コントローラ６０は、ブーム４、アーム５及びバケット６と壁９０との接近度を演算し、ブーム領域Ｒａ、アーム領域Ｒｂ及びバケット領域Ｒｃの範囲内に接近度表示を行わせるように構成されている。具体的には、コントローラ６０は、ブーム領域Ｒａの範囲内にブーム４と壁９０との接近度を示すブーム接近度表示を行わせ、アーム領域Ｒｂの範囲内にアーム５と壁９０との接近度を示すアーム接近度表示を行わせ、バケット領域Ｒｃの範囲内にバケット６と壁９０との接近度を示すバケット接近度表示を行わせるように構成されている。

　図２に示すように、コントローラ６０は、座標演算部６１と、点群データ作成部６２と、接近度演算部６３と、表示態様決定部６４と、重畳表示部６５と、を備える。座標演算部６１、点群データ作成部６２、接近度演算部６３、表示態様決定部６４及び重畳表示部６５のそれぞれは、コントローラ６０のメモリに記憶された制御プログラムが実行されることにより実現される。

　座標演算部６１は、姿勢検出器３０により検出される姿勢情報を用いて特定部分の座標を演算する。点群データ作成部６２は、３次元情報検出器４０により検出される３次元情報（位置情報の一例）を用いて作業現場における観測対象の点群データを作成する。接近度演算部６３は、特定部分の座標と点群データとを用いて特定部分と観測対象との接近度を演算する。表示態様決定部６４は、接近度を示す接近度表示の表示態様を決定する。重畳表示部６５は、現場像領域Ｒｗの一部である特定領域Ｒｓの範囲内に表示態様決定部５３により決定された表示態様で接近度表示を行わせるように表示器５０を制御する。

　特定領域Ｒｓは、図４に示すように特定部分の画像２１０に対応する領域である。上述したように、図３及び図４に示す具体例では、特定部分は、ブーム４、アーム５及びバケット６を含む。従って、特定領域Ｒｓは、図４に示すように、ブーム４の画像２１１に対応するブーム領域Ｒａと、アーム５の画像２１２に対応するアーム領域Ｒｂと、バケット６の画像２１３に対応するバケット領域Ｒｃと、を含む。より具体的には、特定領域Ｒｓは、特定部分の画像２１０の輪郭（外形）の内側の領域である。ブーム領域Ｒａは、ブーム４の画像２１１の輪郭（外形）の内側の領域であり、アーム領域Ｒｂは、アーム５の画像２１２の輪郭（外形）の内側の領域であり、バケット領域Ｒｃは、バケット６の画像２１３の輪郭（外形）の内側の領域である。アーム５は、第１部分の一例であり、バケット６は、第２部分の一例である。アーム領域Ｒｂは、第１領域の一例であり、バケット領域Ｒｃは、第２領域の一例である。

　図５は、作業情報教示装置１０１のコントローラ６０による演算処理動作を示すフローチャートである。以下、コントローラ６０が行う教示制御について図５のフローチャートを用いて説明する。

　まず、コントローラ６０は、教示制御を開始するか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、例えば、コントローラ６０は、教示制御を開始するか否かを判定するために予め定められた条件である教示制御開始条件が満たされた場合に教示制御を開始する。教示制御開始条件は、例えば、教示制御の開始を指示するためのオペレータによる入力を入力器８０（図２参照）が受けることであってもよい。入力器８０は、例えば、キャブ１２内に配置されていてもよい。なお、教示制御開始条件は、上記の具体例に限られない。

　教示制御開始条件が満たされた場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、コントローラ６０は、作業機械１００の姿勢に関する姿勢情報を姿勢検出器３０から取得する（ステップＳ２）。具体的には、例えば、コントローラ６０は、ブーム姿勢センサ３１、アーム姿勢センサ３２、及びバケット姿勢センサ３３による検出結果を取得する。この場合、姿勢情報は、ブーム４の姿勢に関するブーム姿勢情報（例えばブーム４の角度）、アーム５の姿勢に関するアーム姿勢情報（例えばアーム５の角度）及びバケット６の姿勢に関するバケット姿勢情報（例えばバケット６の角度）を含む。

　コントローラ６０の座標演算部６１は、前記姿勢情報を用いて、バケット６において予め設定された代表点Ｐ１（図３参照）の３次元座標を演算する（ステップＳ３）。本実施形態では、この代表点Ｐ１は、バケット６の先端部に設定されているが、バケット６の他の部位に設定されていてもよく、バケット６以外の部材（例えばアーム５）における特定部位に設定されていてもよい。代表点Ｐ１の３次元座標は、グローバル座標系における座標であってもよく、ローカル座標系における座標であってもよい。ローカル座標系は、例えば、上部旋回体２に対する代表点Ｐ１の相対位置を特定することができる座標系（作業機械座標系）であってもよい。

　コントローラ６０の点群データ作成部６２は、３次元情報検出器４０から入力される３次元情報を用いて、作業現場における観測対象の点群データを作成する（ステップＳ４）。点群データは、観測対象の表面の位置及び形状に対応するデータ（例えば３次元座標データ）であってもよい。この３次元座標データは、グローバル座標系における座標であってもよく、ローカル座標系における座標であってもよい。代表点Ｐ１の３次元座標の座標系と、点群データ（３次元座標データ）の座標系とが異なる場合には、コントローラ６０は、一方の座標系を他方の座標系に変換してもよい。

　コントローラ６０の接近度演算部６３は、代表点Ｐ１の３次元座標と、点群データと、を用いて、代表点Ｐ１から観測対象（図３では壁９０）までの最短接近度Ｘを演算する（ステップＳ５）。最短接近度Ｘは、代表点Ｐ１から観測対象までの最短距離であってもよい。

　コントローラ６０の表示態様決定部６４は、後述する接近度表示における代表点Ｐ１に対応する部位の表示態様を最短接近度Ｘに応じて決定する（ステップＳ６）。この表示態様は、例えば、接近度表示における代表点Ｐ１に対応する部位の明暗の度合い、色調の度合いなどの色に関して設定される設定色であってもよい。具体的には、例えば、コントローラ６０は、前記姿勢情報及び前記形状データに基づいて、その時点におけるアタッチメント３の実際の姿勢に対応する３次元モデルを作成し、当該３次元モデルにおける代表点Ｐ１に対応する部位、すなわち、３次元モデルにおけるバケット６の先端部に対応する部位の設定色を決定する。

　コントローラ６０の表示態様決定部６４は、アタッチメント３（対象部材）の３次元モデルの表示態様を決定する（ステップＳ７）。具体的には、例えば、コントローラ６０の表示態様決定部６４は、アタッチメント３の３次元モデル全体の設定色を決定する。すなわち、コントローラ６０の表示態様決定部６４は、ブーム４の３次元モデル、アーム５の３次元モデル、及びバケット６の３次元モデルのそれぞれの設定色を決定する。アタッチメント３の３次元モデル全体の設定色は、例えば図４に示すように、当該３次元モデルにおいて、観測対象までの距離に応じて、明暗の段階的な変化、色調の段階的な変化、などのグラデーションが形成されるように決定されてもよい。この３次元モデルにおけるグラデーションは、アタッチメント３の各部位と観測対象との接近度を示す。

　コントローラ６０の重畳表示部６５は、決定された表示態様でアタッチメント３の３次元モデルが特定領域Ｒｓに表示されるように表示器５０を制御する（ステップＳ８）。すなわち、コントローラ６０の重畳表示部６５は、決定された表示態様でアタッチメント３の３次元モデルを表示器５０の画面において作業現場画像２００に重畳表示させる。具体的には、コントローラ６０の重畳表示部６５は、表示器５０の現場像領域Ｒｗのうち特定領域Ｒｓに前記接近度を示す接近度表示（３次元モデルの表示）が行われるように、表示器５０を制御する。これにより、現場像領域Ｒｗの一部である特定領域Ｒｓに接近度表示が行われる。

　なお、コントローラ６０は、現場像領域Ｒｗにおいて特定領域Ｒｓがどの範囲に位置するかを例えば次のように特定してもよい。コントローラ６０は、予め記憶しているブーム４、アーム５及びバケット６の形状データと、姿勢検出器３０により検出された姿勢情報と、を用いて、表示器５０の現場像領域Ｒｗ（画像表示領域Ｒｗ）において特定領域Ｒｓが占める範囲を特定してもよい。より具体的には、コントローラ６０は、前記形状データと、前記姿勢情報と、３次元情報検出器４０により検出された観測対象に関する３次元情報と、を用いて、現場像領域Ｒｗにおいて特定領域Ｒｓが占める範囲を特定してもよい。コントローラ６０は、前記３次元情報に基づいてその時点における観測対象の３次元座標を演算することができ、前記形状データと前記姿勢情報とを用いてその時点における特定部分の輪郭（特定部分の表面）の３次元座標を演算することができる。従って、コントローラ６０は、観測対象の３次元座標と特定部分の輪郭（特定部分の表面）の３次元座標とを用いて現場像領域Ｒｗにおいて特定領域Ｒｓが占める範囲を特定することができる。

　以上のように、本実施形態に係る作業情報教示装置１０１では、接近度表示は、作業現場画像２００のうち特定領域Ｒｓ（作業機械１００の特定部分であるブーム４、アーム５及びバケット６の画像に対応する領域）の範囲内に行われる。従って、作業現場画像２００のうちの特定部分の周辺の画像を覆い隠すことを回避しながら、ブーム４、アーム５及びバケット６と作業現場における観測対象に含まれる壁９０との接近度をオペレータに教示することができる。よって、この作業情報教示装置１０１は、作業機械１００による作業の邪魔をすることなく作業に関する情報をオペレータに教示することができる。

　また、本実施形態に係る作業情報教示装置１０１は、観測対象に関する３次元情報を検出する３次元情報検出器４０と、作業機械１００の姿勢に関する姿勢情報を検出する姿勢検出器３０と、を備え、コントローラ６０は、３次元情報と姿勢情報とを用いて接近度を演算する。コントローラ６０は、観測対象に関する縦横の２次元情報及び奥行き情報を含む３次元情報に基づいて観測対象の位置を把握するとともに、姿勢情報に基づいて作業機械１００の特定部分の位置を把握することができるので、作業現場での作業中に作業機械１００の姿勢が変化する場合であっても、作業機械１００の姿勢に応じた接近度をオペレータに教示することができる。

　また、本実施形態に係る作業情報教示装置１０１では、コントローラ６０は、特定部分であるブーム４、アーム５及びバケット６の形状に関する形状データを予め記憶しており、前記形状データと前記姿勢情報とを用いて特定領域Ｒｓを特定する。すなわち、コントローラ６０は、ブーム４、アーム５及びバケット６の形状データとその時点における作業機械１００の姿勢情報とを用いることで、現場像領域Ｒｗ内でブーム４、アーム５及びバケット６の画像の輪郭が位置する領域を把握することができる。従って、作業現場での作業中に作業機械１００の姿勢が変化する場合であっても、作業機械１００の姿勢に応じた特定領域Ｒｓを特定し、この特定領域Ｒｓの範囲内に接近度表示を行うことができる。

　以上、本開示の実施形態に係る自動制御装置及びこれを備える作業機械について説明したが、本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例を含む。

　［変形例１］
　図６は、前記実施形態の変形例１に係る作業情報教示装置１０１により教示される作業情報の一例を示す図である。

　この変形例１において、コントローラ６０は、予め設定された条件が満たされた場合に、ブーム領域Ｒａ及びアーム領域Ｒｂの範囲内に前記接近度表示を行わせ、バケット領域Ｒｃにおいてバケット６の画像２１３をオペレータが視認できるようにバケット領域Ｒｃの範囲内における前記接近度表示を回避させるように構成されていてもよい。ブーム領域Ｒａ及びアーム領域Ｒｂのそれぞれは第１領域の一例であり、バケット領域Ｒｃは第２領域の一例である。

　オペレータは作業内容によっては作業中のバケット６の動きを正確に把握したい場合があり、この場合、バケット領域Ｒｃに接近度表示が行われると、かえって作業性が低下することもある。そこで、この変形例１では、前記予め設定された条件が満たされた場合、ブーム領域Ｒａ及びアーム領域Ｒｂの範囲内に表示される接近度表示によって特定部分のブーム４及びアーム５と観測対象との接近度がオペレータに教示される一方で、バケット領域Ｒｃでは接近度表示が行われずにバケット６の画像をオペレータが視認可能になる。すなわち、バケット領域Ｒｃに接近度表示が行われないので、オペレータは、バケット６の輪郭だけでなくその輪郭よりも内側の部分も視認できる。これにより、作業中のバケット６の動きをオペレータが認識しやすくなる。

　この変形例１において、前記予め設定された条件は、例えば、作業内容が予め設定された特定作業であるという条件であってもよい。特定作業としては、例えば、オペレータがバケット６の動きを正確に認識する必要がある掘削作業であってもよい。また、前記予め設定された条件は、例えば、入力器８０に対してオペレータによる特定の入力が行われるという条件であってもよい。

　［変形例２］
　図７は、前記実施形態の変形例２に係る作業情報教示装置１０１の３次元情報検出器４０の配置を説明するための図である。図７には、複数の３次元情報検出器４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）が描かれている。このように３次元情報検出器４０は、作業機械１００の作業内容に応じて、様々な位置に配置されることが可能である。

　具体的には、３次元情報検出器４０Ａは、図１及び図３と同様に、作業現場１０２のうち上部旋回体２の前方の領域が検出範囲に含まれ、かつ、アタッチメント３とその周りの観測対象とが検出範囲に含まれるように上部旋回体２の側部又はキャブ１２の内部に取り付けられている。

　３次元情報検出器４０Ｂは、作業現場１０２のうち、上部旋回体２の前方の領域で比較的高い領域が検出範囲に含まれ、かつ、アタッチメント３とその周りの観測対象とが検出範囲に含まれるように上部旋回体２の上部に取り付けられている。

　３次元情報検出器４０Ｃは、作業機械１００とは別の部材９１（例えば構造物の天井、構造物の梁などの部材）の下方の領域が検出範囲に含まれ、かつ、アタッチメント３の一部（例えばバケット６）とその周りの観測対象とが検出範囲に含まれるように部材９１に取り付けられている。

　３次元情報検出器４０Ｄは、作業現場１０２のうち上部旋回体２の後方の領域が検出範囲に含まれるように上部旋回体２に取り付けられている。具体的には、３次元情報検出器４０Ｄは、作業現場１０２のうち上部旋回体２の後方の領域が検出範囲に含まれ、かつ、上部旋回体２の後部（例えばカウンタウエイト１３）とその周りの観測対象とが検出範囲に含まれるように上部旋回体２に取り付けられていてもよい。

　なお、作業情報教示装置１０１は、必ずしも複数の３次元情報検出器４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）のすべてを備えていなくてもよく、複数の３次元情報検出器４０の一部を備えているだけでもよい。

　［変形例３］
　図８は、作業機械の特定部分と作業現場の観測対象との位置関係の他の例を示す側面図であり、図９は、前記実施形態の変形例３に係る作業情報教示装置１０１により教示される作業情報の一例を示す図である。

　この変形例３に係る作業情報教示装置１０１は、３次元情報検出器４０Ｄを備える。この３次元情報検出器４０Ｄは、作業現場１０２のうち上部旋回体２の後方の領域が検出範囲に含まれ、かつ、上部旋回体２のカウンタウエイト１３とその周りの観測対象とが検出範囲に含まれるように上部旋回体２に取り付けられている。

　この変形例３では、特定部分は、上部旋回体２のカウンタウエイト１３を含み、特定領域Ｒｓは、図９に示すように、カウンタウエイト１３の画像２２０に対応するカウンタウエイト領域を含む。カウンタウエイト領域は、壁９２に対して前後に対向する領域である対向領域Ｒｄと、この対向領域Ｒｄの左側の領域である左側領域Ｒｅと、対向領域Ｒｄの右側の領域である右側領域Ｒｆと、を含む。この変形例３において、表示器５０の現場像領域Ｒｗに表示されている作業現場画像２００は、上部旋回体２の後方に位置する壁９２の画像２０３と、壁９２の周りの光景の画像２０４と、カウンタウエイト１３の画像２２０と、を含む。カウンタウエイト１３の画像２２０は、本開示における特定部分の像の一例である。

　この変形例３においても、コントローラ６０は、前記実施形態と同様の教示制御を行う。この教示制御において、コントローラ６０は、カウンタウエイト１３と壁９２との接近度を演算し、カウンタウエイト領域（対向領域Ｒｄ、左側領域Ｒｅ及び右側領域Ｒｆ）の範囲内に接近度表示を行わせるように構成されている。具体的には、コントローラ６０は、カウンタウエイト１３のうち対向領域Ｒｄに対応する部分（対向部分）と壁９２との接近度を示す接近度表示（対向領域接近度表示）を対向領域Ｒｄの範囲内に行わせ、カウンタウエイト１３のうち左側領域Ｒｅに対応する部分（左側部分）と壁９２との接近度を示す接近度表示（左側領域接近度表示）を左側領域Ｒｅの範囲内に行わせ、カウンタウエイト１３のうち右側領域Ｒｆに対応する部分（右側部分）と壁９２との接近度を示す接近度表示（右側領域接近度表示）を右側領域Ｒｆの範囲内に行わせるように構成されている。

　カウンタウエイト１３のうち、対向部分は、第１部分の一例であり、左側部分及び右側部分のそれぞれは、第２部分の一例である。

　この変形例３では、コントローラ６０は、対向部分、左側部分及び右側部分のうち壁９２に近い部分をオペレータが把握できるような表示態様で、対向領域Ｒｄの範囲内に対向領域接近度表示を行わせ、左側領域Ｒｅの範囲内に左側領域接近度表示を行わせ、右側領域Ｒｆの範囲内に右側接近度表示を行わせるように構成されていてもよい。この場合、オペレータは、対向部分、左側部分及び右側部分の何れが壁９２（観測対象）に近いかについて対向領域接近度表示、左側領域接近度表示及び右側接近度表示に基づいて容易に認識することができる。

　近い部分をオペレータが把握できるような表示態様としては、例えば、濃淡に差をつけること、壁９２に最も近い部分に対応する接近度表示を点滅させること、などを挙げることができる。

　［変形例４］
　図１０は、前記実施形態の変形例４に関する図であり、作業機械１００の特定部分と作業現場１０２の観測対象との位置関係の一例を示す側面図である。

　オペレータが表示器５０において現場像領域Ｒｗを注視しながら作業を行っているときに、例えば図１０において二点鎖線で示すように、アタッチメント３が上方（起立方向）に動くことで、表示器５０においてバケット６の画像が現場像領域Ｒｗの範囲に含まれなくなることがある。このような場合であっても、変形例４では、コントローラ６０は、作業機械１００の特定部分であるバケット６が現場像領域Ｒｗの範囲外にあり、かつ、バケット６と作業現場１０２における障害物９１との距離が予め設定された閾値Ｙ以下である場合に警報を発するように構成されている。これにより、オペレータは、現場像領域Ｒｗの範囲外にある作業機械のバケット６が障害物９１に接触する可能性が高まっていることを警報によって認識することができる。

　［変形例５］
　コントローラ６０は、前記接近度の限界としての限界接近度を記憶しており、接近度が限界接近度に達したときに、接近度表示を予め設定された表示態様である特定表示態様に変化させるように構成されていてもよい。この変形例５では、オペレータは、接近度が限界接近度に達したこと、すなわち、作業機械１００の特定部分が作業現場の観測対象に接触する可能性が高まっていること、を接近度表示の表示態様の変化によって認識することができる。接近度が特定部分と観測対象との距離である場合には、限界接近度は、作業内容に適した大きさの距離に設定される。

　特定表示態様は、オペレータが接近度が限界接近度に達したことを認識することができるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば次のような表示態様を挙げることができる。特定表示態様は、例えば、特定領域Ｒｓの範囲内の一部又は全部の領域が点滅するように接近度表示が行われてもよい。

　ここで、作業の安全を確保するために必要な限界接近度の度合いは、作業現場の環境、作業内容などの作業条件に応じて異なる。従って、作業情報教示装置１０１の入力器８０（図２参照）は、限界接近度の設定を変更するための入力を受けるように構成されていてもよい。この場合、オペレータは、作業条件に応じて限界接近度の設定を変更することができるので、作業条件に応じて設定された限界接近度に実際の接近度が達しているか否かを把握することができる。

　また、コントローラ６０は、前記限界接近度と当該限界接近度とは異なる第２の限界接近度とを含む複数の限界接近度を記憶しており、予め設定された選択基準に基づいて前記複数の限界接近度のうちの何れかを選択し、選択された限界接近度に前記接近度が達したときに、前記接近度表示を前記特定表示態様に変化させるように構成されていてもよい。この場合、コントローラ６０が複数の限界接近度の中から前記選択基準に見合った限界接近度を選択するので、オペレータは、上記のように入力器８０に対する入力を行わなくても、条件に見合った限界接近度に実際の接近度が達しているか否かを把握することができる。

　前記選択基準は、例えば、作業機械１００が行うことが可能な複数の作業内容と複数の限界接近度とが関連付けられたものであってもよい。具体例を挙げると、複数の作業内容は、掘削作業と旋回作業とならし作業とを含み、複数の限界接近度は、第１の限界接近度と第２の限界接近度と第３の限界接近度とを含む。この場合、選択基準は、作業内容が掘削作業である場合には限界接近度として第１の限界接近度が選択され、作業内容が旋回作業である場合には限界接近度として第２の限界接近度が選択され、作業内容がならし作業である場合には限界接近度として第３の限界接近度が選択される、という基準であってもよい。

　［変形例６］
　コントローラ６０は、アーム５（第１部分の一例）及びバケット６（第２部分の一例）のうち観測対象に近い方の部材をオペレータが把握できるような表示態様で、アーム領域Ｒｂの範囲内にアーム５と観測対象との接近度を示す第１接近度表示を行わせるとともに、バケット領域Ｒｃの範囲内にバケット６と観測対象との接近度を示す第２接近度表示を行わせるように構成されていてもよい。この変形例６において、アーム５は第１部分の一例であり、バケット６は第２部分の一例であり、アーム領域Ｒｂは第１領域の一例であり、バケット領域Ｒｃは第２領域の一例である。この変形例６では、オペレータは、アーム５及びバケット６の何れが観測対象に近いかについて第１接近度表示及び第２接近度表示に基づいて容易に認識することができる。

　［変形例７］
　作業現場１０２の観測対象は、必ずしも作業現場１０２にある壁９０，９２などの物体でなくてもよく、作業現場１０２において仮想的に設定された境界線、境界面などの許容限界位置であってもよい。変形例７では、前記観測対象は、作業現場１０２において特定部分が動くことが許容される限界として設定された許容限界位置を含む。具体的には、例えば、上部旋回体２の左旋回又は右旋回に伴ってバケット６（特定部分）も左回り又は右回りに動作する。許容限界位置は、このような上部旋回体２の左旋回又は右旋回に伴ってバケット６が動くことが許容される限界として設定された位置であってもよい。

　コントローラ６０は、バケット６と許容限界位置との距離を前記接近度として演算するように構成されている。この変形例７のように、観測対象が許容限界位置である場合には、オペレータは、接近度表示を視認しながら作業を行うことで、バケット６が許容限界位置を超えないような範囲で作業機械の上部旋回体２を旋回させることができる。

　［変形例８］
　作業機械１００は、作業機械１００から離れた遠隔地に配置された遠隔操作器２０により操縦されるように構成され、表示器５０は、前記遠隔地に配置されていてもよい。この場合、作業情報教示装置１０１及び作業機械１００のそれぞれは、これらの間で情報を無線通信又は有線通信するための通信器を備える。この変形例８では、遠隔地において表示器５０が特定領域Ｒｓの範囲内において行う接近度表示は、現場像領域Ｒｗにおいて作業機械１００の特定部分周辺の像を覆い隠さないので、遠隔地においてオペレータが行う遠隔操縦の邪魔にならない。従って、オペレータは、遠隔地において、作業機械１００による作業の邪魔にならない接近度表示を見ながら遠隔操作器２０を操作することができる。すなわち、オペレータは、作業現場１０２を直接目視することができない遠隔地においても、作業現場１０２にある作業機械１００の特定部分と作業現場１０２の観測対象との距離を把握しながら、接近度表示に邪魔されることなく作業機械を操縦することができる。

　［変形例９］
　コントローラ６０は、前記接近度に関する情報を、作業機械１００から離れた位置に配置された管理装置に送信するように構成されていてもよい。この場合、作業情報教示装置１０１及び管理装置のそれぞれは、これらの間で情報を無線通信又は有線通信するための通信器を備える。この変形例９では、作業機械１００を操縦するオペレータ以外の作業関係者が、管理装置に送信された情報により作業の状況を認識することができる。管理装置は、オペレータ以外の作業関係者が使用することが可能な情報機器であってもよく、サーバーなどの情報機器であってもよい。

　［変形例１０］
　現場像領域Ｒｗは、作業機械１００のキャブ１２におけるフロントウインドに配置された透明板１２Ａ（図１参照）の少なくとも一部を含み、表示器５０は、透明板１２Ａに前記接近度表示を行うように構成されていてもよい。この変形例１０では、表示器５０は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の投影器を含む。この投影器は、透明板１２Ａに対して接近度に関する情報を投影することにより透明板１２Ａに接近度表示を行う。この変形例１０では、オペレータは、フロントウインドに配置された透明板１２Ａの少なくとも一部の領域を含む現場像領域Ｒｗを通して作業現場像（すなわち作業現場の実像）を見るとともに、現場像領域Ｒｗの一部である特定領域Ｒｓの範囲内の接近度表示を確認しながら、作業機械１００のキャブ１２において作業機械１００を操縦することができる。従って、オペレータは、作業機械１００の特定部分の実像に対応する領域である特定領域Ｒｓを注視しながら、接近度表示に邪魔されることなく接近度を把握することができるので、作業の効率が向上する。

　［その他の変形例］

　（Ａ）前記実施形態では、特定部分は、アタッチメント３のアーム５とバケット６とを含み、特定領域Ｒｓは、アーム５の像に対応するアーム領域Ｒｂと、バケット６の像に対応するバケット領域Ｒｃと、を含み、観測対象は、作業現場に配置されている壁９０を含む。ただし、本開示における作業情報教示装置では、特定部分、特定領域Ｒｓ及び観測対象は、前記実施形態のような具体例に限られない。

　（Ｂ）接近度表示は、必ずしも特定領域の範囲の全体に行われなくてもよく、特定領域の範囲の一部にのみ行われてもよい。また、接近度表示は上述したようなグラデーションでなくてもよい。例えば、特定領域の範囲内に文字、図形などを用いて接近度表示が行れてもよい。

　（Ｃ）前記実施形態では、作業機械１００が作業情報教示装置１０１を備えているが、本開示における作業情報教示装置は、必ずしも作業機械に含まれていなくてもよく、作業機械とは別に設けられていてもよい。

　（Ｄ）前記実施形態では、位置情報検出器が３次元情報検出器４０により構成されるが、本開示に係る位置情報検出器は、観測対象の位置情報を検出できる検出器であればよく、３次元情報検出器４０に限られない。

　（Ｅ）本開示における作業情報教示装置では、入力器８０は省略可能である。

　（Ｆ）本開示における作業情報教示装置は、作業現場像をオペレータが視認可能な現場像領域のうち特定部分の周辺の像に対応する領域に何らかの情報（特定情報）を重畳表示することを完全に排除するものではない。すなわち、本開示における作業情報教示装置は、作業現場像のうち特定領域（作業機械の特定部分の像に対応する領域）の範囲内に接近度表示を行うので、作業現場像をオペレータが視認可能な現場像領域のうち特定領域の周辺の像に対応する領域に何らかの特定情報を重畳表示する場合でもその特定情報の表示領域を最小限に抑えることができる。

　以上説明したように、本開示によれば、作業機械による作業の邪魔をすることなく作業に関する情報をオペレータに教示することができる作業情報教示装置及びこれを備えた作業機械が提供される。

　提供されるのは、機体と前記機体に支持されるアタッチメントとを備える作業機械が行う作業に関する情報をオペレータに教示するための作業情報教示装置であって、前記作業機械に含まれる特定部分と作業現場における観測対象との接近度を演算するコントローラと、前記作業現場の像である作業現場像を前記オペレータが視認することが可能な現場像領域に前記接近度を示す接近度表示を行う表示器と、を備え、前記コントローラは、前記現場像領域の一部の領域であって前記特定部分の像に対応する特定領域の範囲内に前記接近度表示を行わせるように構成されている。

　この作業情報教示装置では、接近度表示は、作業現場像をオペレータが視認可能な現場像領域のうち特定領域（作業機械の特定部分の像に対応する領域）の範囲内に行われるので、作業現場像をオペレータが視認可能な現場像領域のうちの特定部分周辺の像に対応する領域を覆い隠すことを回避しながら、特定部分と作業現場における観測対象との接近度をオペレータに教示することができる。従って、この作業情報教示装置は、作業機械による作業の邪魔をすることなく作業に関する情報をオペレータに教示することができる。具体的には、オペレータが現場像領域を見ながら作業機械を操縦する場合に重要な情報は、作業機械の特定部分と当該特定部分の周りの像との位置関係である。オペレータは、特定部分の位置を、特定部分の像に対応する特定領域の外形（輪郭）により判断することができる。従って、特定領域の輪郭よりも内側の部分に関する情報の重要度は、特定部分の周りの像に関する情報の重要度に比べて、低い。そこで、この作業情報教示装置では、特定部分の周りの像に対応する領域ではなく、特定領域の範囲内に前記接近度表示を行わせる。これにより、作業機械による作業の邪魔をすることなく作業に関する情報をオペレータに教示することができる。

　前記作業情報教示装置は、前記観測対象の位置情報を検出する位置情報検出器と、前記作業機械の姿勢に関する姿勢情報を検出する姿勢検出器と、をさらに備え、前記コントローラは、前記位置情報と前記姿勢情報とを用いて前記接近度を演算することが好ましい。この構成では、コントローラは、検出された位置情報に基づいて観測対象の位置を把握するとともに、検出された姿勢情報に基づいて作業機械の特定部分の位置を把握することができるので、作業現場での作業中に作業機械の姿勢が変化する場合であっても、作業機械の姿勢に応じた接近度をオペレータに教示することができる。

　前記作業情報教示装置は、前記作業機械の姿勢に関する姿勢情報を検出する姿勢検出器をさらに備え、前記コントローラは、前記特定部分の形状に関するデータである形状データを予め記憶しており、前記形状データと前記姿勢情報とを用いて前記特定領域を特定することが好ましい。この構成では、コントローラは、特定部分の形状データとその時点における作業機械の姿勢情報とを用いることで、現場像領域内で特定部分の像の輪郭が位置する領域を把握することができるので、作業現場での作業中に作業機械の姿勢が変化する場合であっても、作業機械の姿勢に応じた特定領域を特定し、この特定領域の範囲内に接近度表示を行うことができる。

　前記コントローラは、前記接近度の限界として設定された限界接近度に前記接近度が達したときに、前記接近度表示を予め設定された表示態様に変化させることが好ましい。この構成では、オペレータは、接近度が限界接近度に達したこと、すなわち、作業機械の特定部分が作業現場の観測対象に接触する可能性が高まっていること、を接近度表示の表示態様の変化によって認識することができる。

　ここで、作業の安全を確保するために必要な限界接近度の度合いは、作業現場の環境、作業内容などの作業条件に応じて異なる。従って、作業情報教示装置は、限界接近度の設定を変更するための入力を受ける入力器をさらに備えていることがより好ましい。この構成では、オペレータは、作業条件に応じて限界接近度の設定を変更することができるので、作業条件に応じて設定された限界接近度に実際の接近度が達しているか否かを把握することができる。

　また、前記コントローラは、前記限界接近度と当該限界接近度とは異なる第２の限界接近度とを含む複数の限界接近度を記憶しており、予め設定された選択基準に基づいて前記複数の限界接近度のうちの何れかを選択し、選択された限界接近度に前記接近度が達したときに、前記接近度表示を前記表示態様に変化させるように構成されていてもよい。この構成では、コントローラが複数の限界接近度の中から前記選択基準に見合った限界接近度を選択するので、オペレータは、上記のように入力器に対する入力を行わなくても、条件に見合った限界接近度に実際の接近度が達しているか否かを把握することができる。

　前記コントローラは、前記特定部分において予め設定された点である代表点と前記観測対象との距離を前記接近度として演算することが好ましい。この構成では、特定部分全体における多数の部位と観測対象との距離ではなく、特定部分の代表点と観測対象との距離が接近度として演算されるので、コントローラの演算負荷を低減しつつ、特定部分の代表点と観測対象との距離をオペレータに認識させることができる。

　前記アタッチメントは、第１部分と第２部分とを有し、前記特定部分は、前記第１部分と前記第２部分とを含み、前記特定領域は、前記第１部分の像に対応する第１領域と、前記第２部分の像に対応する第２領域と、を含んでいてもよい。この場合、第１領域の範囲内には第１部分と観測対象との接近度を示す接近度表示を行ってもよく、第２領域の範囲内には第２部分と観測対象との接近度を示す接近度表示を行ってもよい。

　前記コントローラは、前記第１部分及び前記第２部分のうち前記観測対象に近い方の部分を前記オペレータが把握できるような表示態様で、前記第１領域の範囲内に前記第１部分と前記観測対象との接近度を示す第１接近度表示を行わせるとともに、前記第２領域の範囲内に前記第２部分と前記観測対象との接近度を示す第２接近度表示を行わせるように構成されていることが好ましい。この構成では、オペレータは、第１部分及び第２部分の何れが観測対象に近いかについて第１接近度表示及び第２接近度表示に基づいて容易に認識することができる。

　前記コントローラは、予め設定された条件が満たされた場合に、前記第１領域の範囲内に前記接近度表示を行わせ、前記第２領域において前記第２部分の像を前記オペレータが視認できるように前記第２領域の範囲内における前記接近度表示を回避させるように構成されていてもよい。オペレータは作業内容によっては作業中の第２部分の動きを正確に把握したい場合があり、この場合、第２領域に接近度表示が行われると、かえって作業性が低下することもある。そこで、この構成では、前記予め設定された条件が満たされた場合、第１領域の範囲内に表示される接近度表示によって特定部分の第１部分と観測対象との接近度がオペレータに教示される一方で、第２領域では接近度表示が行われずに第２部分の像をオペレータが視認可能になる。これにより、作業中の第２部分の動きをオペレータが認識しやすくなる。

　具体的には、例えば、第１部分がアームであり、第２部分がバケットであり、作業が掘削作業である場合、オペレータは特にバケットの動きを正確に認識する必要がある。このような場合であっても、オペレータは、第１領域（アーム領域）の範囲内に表示される接近度表示によって第１部分（アーム）と観測対象との接近度を認識しながら、第２領域（バケット領域）におけるバケットの像によりバケットの動きを正確に認識することができる。

　前記コントローラは、前記作業機械の前記特定部分が前記現場像領域の範囲外にあり、かつ、前記特定部分と前記作業現場における障害物との距離が予め設定された閾値以下である場合に警報を発するように構成されていることが好ましい。この構成では、オペレータは、現場像領域を注視しながら作業を行っている場合であっても、現場像領域の範囲外にある作業機械の特定部分が障害物に接触する可能性が高まっていることを警報によって認識することができる。

　前記観測対象は、前記作業現場において前記特定部分が動くことが許容される限界として設定された許容限界位置を含み、前記コントローラは、前記特定部分と前記許容限界位置との距離を前記接近度として演算するように構成されていてもよい。この構成のように、作業現場の観測対象は、必ずしも作業現場にある物体でなくてもよく、作業現場において仮想的に設定された境界線、境界面などの許容限界位置であってもよい。観測対象が許容限界位置である場合には、オペレータは、接近度表示を視認しながら作業を行うことで、特定部分が許容限界位置を超えないような範囲で作業機械を動作させることができる。

　前記作業機械は、前記作業機械から離れた遠隔地に配置された遠隔操作器により操縦されるように構成され、前記表示器は、前記遠隔地に配置されていてもよい。この構成では、遠隔地において表示器が特定領域の範囲内において行う接近度表示は、現場像領域において作業機械の特定部分周辺の像を覆い隠さないので、遠隔地においてオペレータが行う遠隔操縦の邪魔にならない。従って、オペレータは、遠隔地において、作業機械による作業の邪魔にならない接近度表示を見ながら遠隔操作器を操作することができる。すなわち、オペレータは、作業現場を直接目視することができない遠隔地においても、作業現場にある作業機械の特定部分と作業現場の観測対象との距離を把握しながら、接近度表示に邪魔されることなく作業機械を操縦することができる。

　前記コントローラは、前記接近度に関する情報を、前記作業機械から離れた位置に配置された管理装置に送信するように構成されていてもよい。この構成では、作業機械を操縦するオペレータ以外の作業関係者が、管理装置に送信された情報により作業の状況を認識することができる。

　前記現場像領域は、前記作業機械のキャブにおけるフロントウインドに配置された透明板の少なくとも一部を含み、前記表示器は、前記透明板に前記接近度表示を行うように構成されていてもよい。この構成では、オペレータは、フロントウインドに配置された透明板の少なくとも一部の領域を含む現場像領域を通して作業現場像（すなわち作業現場の実像）を見るとともに、現場像領域の一部である特定領域の範囲内の接近度表示を確認しながら、作業機械のキャブにおいて作業機械を操縦することができる。従って、オペレータは、作業機械の特定部分の実像に対応する領域である特定領域を注視しながら、接近度表示に邪魔されることなく接近度を把握することができるので、作業の効率が向上する。

　提供される作業機械は、上述した作業情報教示装置と、前記機体と、前記アタッチメントと、を備える。この作業機械は、当該作業機械による作業の邪魔をすることなく作業に関する情報をオペレータに教示することができる。

 

Claims (16)

1. 　機体と前記機体に支持されるアタッチメントとを備える作業機械が行う作業に関する情報をオペレータに教示するための作業情報教示装置であって、
   　前記作業機械に含まれる特定部分と作業現場における観測対象との接近度を演算するコントローラと、
   　前記作業現場の像である作業現場像を前記オペレータが視認することが可能な現場像領域に前記接近度を示す接近度表示を行う表示器と、を備え、
   　前記コントローラは、前記現場像領域の一部の領域であって前記特定部分の像に対応する特定領域の範囲内に前記接近度表示を行わせるように構成されている、作業情報教示装置。
2. 　前記観測対象の位置情報を検出する位置情報検出器と、
   　前記作業機械の姿勢に関する姿勢情報を検出する姿勢検出器と、をさらに備え、
   　前記コントローラは、前記位置情報と前記姿勢情報とを用いて前記接近度を演算する、請求項１に記載の作業情報教示装置。
3. 　前記作業機械の姿勢に関する姿勢情報を検出する姿勢検出器をさらに備え、
   　前記コントローラは、前記特定部分の形状に関するデータである形状データを予め記憶しており、前記形状データと前記姿勢情報とを用いて前記特定領域を特定する、請求項１に記載の作業情報教示装置。
4. 　前記コントローラは、前記接近度の限界として設定された限界接近度に前記接近度が達したときに、前記接近度表示を予め設定された表示態様に変化させる、請求項１～３の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
5. 　前記限界接近度の設定を変更するための入力を受ける入力器をさらに備える、請求項４に記載の作業情報教示装置。
6. 　前記コントローラは、前記限界接近度と当該限界接近度とは異なる第２の限界接近度とを含む複数の限界接近度を記憶しており、予め設定された選択基準に基づいて前記複数の限界接近度のうちの何れかを選択し、選択された限界接近度に前記接近度が達したときに、前記接近度表示を前記表示態様に変化させる、請求項４に記載の作業情報教示装置。
7. 　前記コントローラは、前記特定部分において予め設定された点である代表点と前記観測対象との距離を前記接近度として演算する、請求項１～６の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
8. 　前記アタッチメントは、第１部分と第２部分とを有し、
   　前記特定部分は、前記第１部分と前記第２部分とを含み、
   　前記特定領域は、前記第１部分の像に対応する第１領域と、前記第２部分の像に対応する第２領域と、を含む、請求項１～７の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
9. 　前記コントローラは、前記第１部分及び前記第２部分のうち前記観測対象に近い方の部分を前記オペレータが把握できるような表示態様で、前記第１領域の範囲内に前記第１部分と前記観測対象との接近度を示す第１接近度表示を行わせるとともに、前記第２領域の範囲内に前記第２部分と前記観測対象との接近度を示す第２接近度表示を行わせるように構成されている、請求項８に記載の作業情報教示装置。
10. 　前記コントローラは、予め設定された条件が満たされた場合に、前記第１領域の範囲内に前記接近度表示を行わせ、前記第２領域において前記第２部分の像を前記オペレータが視認できるように前記第２領域の範囲内における前記接近度表示を回避させる、請求項８に記載の作業情報教示装置。
11. 　前記コントローラは、前記作業機械の前記特定部分が前記現場像領域の範囲外にあり、かつ、前記特定部分と前記作業現場における障害物との距離が予め設定された閾値以下である場合に警報を発するように構成されている、請求項１～１０の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
12. 　前記観測対象は、前記作業現場において前記特定部分が動くことが許容される限界として設定された許容限界位置を含み、
    　前記コントローラは、前記特定部分と前記許容限界位置との距離を前記接近度として演算する、請求項１～１１の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
13. 　前記作業機械は、前記作業機械から離れた遠隔地に配置された遠隔操作器により操縦されるように構成され、
    　前記表示器は、前記遠隔地に配置されている、請求項１～１２の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
14. 　前記コントローラは、前記接近度に関する情報を、前記作業機械から離れた位置に配置された管理装置に送信するように構成されている、請求項１～１３の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
15. 　前記現場像領域は、前記作業機械のキャブにおけるフロントウインドに配置された透明板の少なくとも一部を含み、
    　前記表示器は、前記透明板に前記接近度表示を行うように構成されている、請求項１～１４の何れか１項に記載の作業情報教示装置。
16. 　請求項１～１５の何れか１項に記載の作業情報教示装置と、
    　前記機体と、
    　前記アタッチメントと、を備える作業機械。
    
     

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