CN105531996A - 作业机械的障碍物检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种作业机械的障碍物检测装置，其不论车体的速度如何，都能够可靠地检测接近车体的障碍物。本发明在对接近车体的障碍物进行检测的自卸车(1)的障碍物检测装置(10)中，具备：周围监视部(11)，其对车体的周围的障碍物进行检测并对车体的周围进行监视；远方监视部(12)，其对相比该周围监视部(11)的检测范围更远离车体的位置的障碍物进行检测并对远离车体的远方进行监视；以及监视切换部(13)，其根据车体的速度，来切换周围监视部(11)进行的监视和远方监视部(12)进行的监视。

Description

作业机械的障碍物检测装置
技术领域
本发明涉及对接近车体的障碍物进行检测的作业机械的障碍物检测装置。
背景技术
一直以来，在自卸车以及液压挖掘机等作业机械中，由于构造上的理由等，对于驾驶室内的操作者来说，车体的周围的视野受到限制，为了不使车体与周围的障碍物接触，而设有对车体的周围的障碍物进行检测的周围用障碍物检测装置。由此，若障碍物进入周围用障碍物检测装置的检测范围，则由周围用障碍物检测装置检测障碍物，操作者能够知晓车体的周围的障碍物的存在，因此能够使作业机械安全地动作。
另一方面，这种周围用障碍物检测装置一般为了消除死角而广泛地检测车体的前后左右的四周区域，由于需要将障碍物的检测范围设定为广角的研究，因此能够检测障碍物的距离容易变短。因此，在车体加速而以高速行驶时，即使由周围用障碍物检测装置检测车体的周围的障碍物，也难以判断与障碍物的碰撞的可能性。
在此，作为现有技术之一公知有如下车辆的障碍物检测装置，其具备发送预定强度的电波来检测车体前方的障碍物的雷达装置、以及基于来自该雷达装置的障碍物检测信息来控制车辆的工作设备的工作设备控制机构(例如，参照专利文献1)。该现有技术的车辆的障碍物检测装置的雷达装置使用能够检测障碍物的强度的电波即毫米波，就该毫米波而言，由于障碍物的检测范围设定为相比周围用障碍物检测装置为狭角，因此虽然每一台的检测范围的左右方向的宽度受到限制，但相比周围用障碍物检测装置，能够检测障碍物的距离变长。因此，为了补偿车体以高速行驶时的周围用障碍物检测装置的能够检测障碍物的距离，考虑组合使用周围用障碍物检测装置和现有技术的车辆的障碍物检测装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－111728号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，仅简单地组合上述的周围用障碍物检测装置和专利文献1所公开的现有技术的车体的障碍物检测装置，存在如下可能性，即，在同时使用这些装置时，产生例如将本来不是障碍物的地形上的凹凸作为障碍物来检测的误动作。另外，由于车体的周围的障碍物的检测、和利用了雷达装置的车体前方的障碍物的检测多个不同功能的检测装置进行工作，检测障碍物的频度加在一起增加，存在产生检测碰撞的可能性低的障碍物的不需要的动作的可能性。
尤其是，多数情况下，相比车体正常行驶时，车体发信时更加需要利用了周围用障碍物检测装置的车体的周围的障碍物的检测，例如若将未存在于正常行驶中的车体的行进方向的类似障碍物的碰撞的可能性低的障碍物作为检测对象，则在车体的正常行驶中，警报频繁鸣响，因而操作者每次都被迫进行确认车体的周围的状况或者使警报停止等的多余的对应。这样，伴随组合使用周围用障碍物检测装置和现有技术的车体的障碍物检测装置，产生上述的误动作、不需要的动作，从而妨碍作业机械的顺利行驶成为问题。
本发明是鉴于这种现有技术的实情而完成的方案，其目的在于提供一种作业机械的障碍物检测装置，其不论车体的速度如何，都能够可靠地检测接近车体的障碍物。
用于解决课题的方案
为了实现上述的目的，本发明的作业机械的障碍物检测装置对接近车体的障碍物进行检测，其特征在于，具备：周围监视部，其对上述车体的周围的上述障碍物进行检测并对上述车体的周围进行监视；远方监视部，其对相比该周围监视部的检测范围更远离上述车体的位置的上述障碍物进行检测并对远离上述车体的远方进行监视；以及监视切换部，其根据上述车体的速度，来切换上述周围监视部进行的监视和上述远方监视部进行的监视。
这样构成的本发明具备两个不同的监视功能，以便实现周围监视部进行的监视和远方监视部进行的监视，通过监视切换部根据车体的速度来切换这些监视功能，从而能够进行适合于车体的行驶状况的监视，因此，能够抑制伴随同时使用周围监视部以及远方监视部时的误动作和不需要的动作。由此，无论车体的速度如何，都能够可靠地检测接近车体的障碍物。
发明的效果
根据本发明的作业机械的障碍物检测装置，即使组合使用周围监视部进行的监视和远方监视部进行的监视，也能够通过监视切换部来进行与车体的速度相应的适当的监视，因此无论车体的速度如何，都能够可靠地检测接近车体的障碍物。由此，能够提供可靠性比以往优良的作业机械的障碍物检测装置。
附图说明
图1是表示具备本发明的障碍物检测装置的第一实施方式的作为作业机械的一个例子而列举的自卸车的结构的图。
图2是说明本发明的第一实施方式的障碍物检测装置以及车体控制器的结构的方块图。
图3是表示本发明的第一实施方式的周围监视用摄像机的拍摄范围以及远方监视用毫米波雷达装置的检测范围的俯视图。
图4是说明本发明的第一实施方式的自卸车的行驶状态与周围监视部以及远方监视部的监视功能的关系的图。
图5是说明本发明的第一实施方式的监视器以及扬声器的结构、以及监视器的显示器的显示画面的图。
图6是说明本发明的第一实施方式的监视器的显示器的显示画面的图，(a)图是周围监视部的监视功能为接通状态、远方监视部的监视功能为断开状态时的图，(b)图是周围监视部的监视功能为断开状态、远方监视部的监视功能为接通状态时的图。
图7是说明本发明的第一实施方式的障碍物检测装置的动作的流程图。
图8是说明本发明的第二实施方式的障碍物检测装置以及车体控制器的结构的方块图。
图9是说明本发明的第二实施方式的自卸车的行驶状态与周围监视部以及远方监视部的监视功能的关系的图，(a)图是表示自卸车的行驶状态为前方高速行驶状态、前方低速行驶状态、停止状态、以及后退状态时的关系的图，(b)图是表示自卸车的行驶状态为左方高速行驶状态以及右方高速行驶状态时的关系的图。
图10是说明本发明的第二实施方式的障碍物检测装置的动作的流程图。
图11是说明本发明的第三实施方式的障碍物检测装置以及车体控制器的结构的方块图。
图12是说明本发明的第四实施方式的障碍物检测装置以及车体控制器的结构的方块图。
具体实施方式
以下，基于附图对用于实施本发明的作业机械的障碍物检测装置的方式进行说明。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式的障碍物检测装置10(参照图2)设于作业机械、例如图1所示的自卸车1。此外，在以下的说明中，将车体的周围的方向以“前”“后”“左”“右”这四个方向来表示，这些各方向是以就座于后述的驾驶室8的驾驶席上的操作者的视点为基准的。
自卸车1具备：车体框架5；以能够旋转的方式分别设置在该车体框架5的前部的左右两端的各一个前轮6；以能够回转的方式分别设置在车体框架5的后部的左右两端的各两个后轮7。另外，自卸车1以能够起伏的方式设置在车体框架5上，具备装载土砂、碎石等的货物的容器2。
具体而言，自卸车1具备：设于车体框架5的后部的铰链销(未图示)；以及配置在车体框架5中比铰链销靠前方、即前轮6与后轮7之间，且连结车体框架5和容器2的翻斗缸3，通过翻斗缸3伸长，而使容器2抬起并立起，并且通过翻斗缸3收缩，而一边支撑容器2一边使其倒伏。
因此，自卸车1在倒伏状态下搬运转载于容器2的土砂、碎石等货物之后，使容器2从倒伏状态向立起状态转变，由此使容器2倾斜而将货物卸下。此外，虽然未图示，但自卸车1具备向翻斗缸3供给压力油的液压泵、以及储存向该液压泵供给的工作油的工作油箱，翻斗缸3通过从液压泵供给的压力油而进行伸缩。
另外，自卸车1具备搭载于内部且对车体的动作进行控制的车体控制器9(参照图2)；以及配置于容器2的前方且设于车体框架5中前轮6侧的上述的驾驶室8，前轮6的大小比驾驶室8的大小大。因此，在驾驶室8的前侧架有操作者作为踏台的台阶、例如梯子8a，以便对自卸车1进行操作的操作者上到位于前轮6的上方的驾驶室8的入口。此外，虽然未图示，但在自卸车1安装有与车体控制器9连接且检测车体的速度的车速传感器，虽然未图示，但在驾驶室8内设置有：与车体控制器9连接且向车体的行驶状态中前进(F)、中立(N)、以及后退(R)的任一个切换的变速杆；通过切换前轮6的操控方向来使车体的行进方向变更为左方向或右方向的操作驾驶盘；使车体加速的加速踏板；以及对后轮7给与制动力的制动踏板。
这样，自卸车1的车体为大型，对于驾驶室8内的操作者来说，车体周边的视野容易被限制，因此对接近车体的障碍物进行检测，需要进行用于避免车体与障碍物碰撞的车体周边的监视。因此，为了辅助对自卸车1进行操作的驾驶室8内的操作者的视野，本发明的第一实施方式的障碍物检测装置10如图2所示具备：周围监视部11，其对车体的周围的障碍物进行检测并对监视车体的周围进行监视；远方监视部12，其对相比该周围监视部11的检测范围更远离车体的位置的障碍物进行检测并对远离车体的远方进行监视；监视切换部13，其根据车体的速度，对周围监视部11进行的监视和远方监视部12进行的监视进行切换；以及警报部14，其将由该监视切换部13切换的周围监视部11或者远方监视部12的监视状态通知给操作者。
周围监视部11具有：例如以拍摄范围不同的方式设于车体(参照图1)、且对车体的周围进行拍摄的四台周围监视用摄像机(以下，为了方便而称为摄像机)21a～21d；以及基于由这些摄像机21a～21d拍摄的映像，来对车体的周围的监视动作进行控制的周围监视控制器22。
如图1所示，摄像机21a安装在位于车体的前部的位置的梯子8a的上部的框架，对车体的前方的范围21A(参照图3)进行拍摄，摄像机21b安装于车体框架5的后部，对车体的后方的范围21B(参照图3)进行拍摄。另外，摄像机21c安装于从位于前轮6的上方的位置的梯子8a通往驾驶室8的引导通路8b的框架，对车体的左方的范围21C(参照图3)进行拍摄，摄像机21d安装于驾驶室8的右侧部，对车体的右方的范围21D(参照图3)进行拍摄。
如图2所示，周围监视控制器22具有：映像处理部23，其进行将由摄像机21a～21d拍摄的映像聚集成一个映像的处理；障碍物判定部24，其根据由该映像处理部23处理的俯瞰映像来判定障碍物的有无；警报判定部25，其基于该障碍物判定部24的判定结果以及输入至车体控制器9的车体信息(车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向)IA，来进行是否需要进行在车体的周围存在障碍物的意思的警报(以下为了方便而称为周围监视警报)的判定；以及工作判定部26，其根据该警报判定部25的判定结果以及车体的速度，来判定是否使周围监视警报工作。
映像处理部23合成由摄像机21a～21d拍摄的映像，作为从车体的上方映出的俯瞰映像来处理。障碍物判定部24使用由映像处理部23处理后的俯瞰映像，通过取得例如接近的两个时刻的俯瞰映像的差分，从而当所得到的映像的像素数为预定值以上时，判定为在车体的周围存在障碍物，根据合成该俯瞰映像前的摄像机21a～21d生成的拍摄映像的时间推移来测量障碍物相对于自卸车1的相对位置以及相对速度。另一方面，当所得到的映像的像素数小于预定值时，障碍物判定部24判定为在车体的周围不存在障碍物。
警报判定部25构成为，在由障碍物判定部24判定为在车体的周围存在障碍物，且根据障碍物的相对位置、相对速度、车体信息IA的车体的速度、变速杆的切换位置以及操控方向判断为车体与障碍物碰撞的可能性高时，判定为需要进行周围监视警报，在根据障碍物的相对位置、相对速度、车体信息IA的车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向判断为车体与障碍物碰撞的可能性低时，判定为不需要进行周围监视警报。此外，根据变速杆的切换位置以及操控方向来把握车体的行进方向。这样，通过在警报判定部25进行的车体与障碍物的碰撞的可能性的判断中使用车体信息IA，可得到细致的判定结果。
远方监视部12具备：安装于例如梯子8a的下部的框架，向车体的前方发送毫米波带的电波，且接收其反射波来检测前方的物体的远方监视用毫米波雷达装置(以下为了方便而称为毫米波雷达装置)30；以及基于该毫米波雷达装置30的检测结果，来对远离车体的远方的监视动作进行控制的远方监视控制器31。如图3所示，毫米波雷达装置30用于对范围30A的物体进行检测，该范围30A是相比摄像机21a的拍摄范围21A，电波到达离车体的距离较长、且向前方延伸的范围。
如图2所示，远方监视控制器31具有：障碍物判定部32，其对由毫米波雷达装置30检测出的物体是否为妨碍车体的行驶的障碍物进行判定；警报判定部33，其基于该障碍物判定部32的判定结果以及输入至车体控制器9的车体信息IA(车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向)，对是否需要进行在远离车体的远方存在障碍物的意思的警报(以下为了方便而称为远方监视警报)进行判定；以及工作判定部34，其根据该警报判定部33的判定结果以及车体的速度，对是否使远方监视警报工作进行判定。
障碍物判定部32对例如由毫米波雷达装置30检测出的物体的大小进行测量，当该物体的大小为预定的大小以上时，判定为在远离车体的远方存在障碍物。然后，障碍物判定部32对障碍物相对于自卸车1的相对位置以及相对速度进行测量。另一方面，当由毫米波雷达装置30检测出的物体的大小为小于预定的大小时，障碍物判定部32判定为在远离车体的远方不存在障碍物。
警报判定部33构成为，在由障碍物判定部32判定为在远离车体的远方存在障碍物，且根据障碍物的相对位置、相对速度、车体信息IA的车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向，判断为车体与障碍物碰撞的可能性高时，判定为需要进行远方监视警报，在根据障碍物的相对位置、相对速度、车体信息IA的车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向，判断为车体与障碍物碰撞的可能性低时，判定为不需要进行远方监视警报。这样，通过在警报判定部25、33进行的车体与障碍物的碰撞的可能性的判断上使用车体信息IA，可得到细致的判定结果。
并且，周围监视控制器22以及远方监视控制器31的工作判定部26、34作为监视切换部13发挥功能，例如在车体加速而车体的速度达到预定的速度(作为一个例子，为50m/s的高速)时，工作判定部26判定为不使周围监视警报工作，工作判定部34判定为使远方监视警报工作，由此切换为远方监视部12进行的监视。另一方面，在车体减速而车体的速度低于预定的速度时，工作判定部26判定为使周围监视警报工作，工作判定部34判定为不使远方监视警报工作，由此切换到周围监视部11进行的监视。
即、如图4所示，在车体的行驶状态处于车体以超过预定的速度前进的状态(前方高速行驶状态)时，周围监视部11的监视功能成为断开状态、远方监视部12的监视功能成为接通状态，在车体的行驶状态处于车体以低于预定的速度前进的状态(前方低速行驶状态)时，周围监视部11的监视功能成为接通状态、远方监视部12的监视功能成为断开状态。另外，在车体的行驶状态处于车体停止的状态(停止状态)时，周围监视部11的监视功能成为接通状态、远方监视部12的监视功能成为断开状态，在车体的行驶状态处于车体后退的状态(后退状态)时，周围监视部11的监视功能成为接通状态、远方监视部12的监视功能成为断开状态。
例如，如图5所示，警报部14由安装于驾驶室8内的监视器36、以及安装于该监视器36的右上部且用声音发出周围监视警报以及远方监视警报的扬声器37构成。监视器36具有：显示例如由映像处理部23处理的俯瞰映像、周围监视警报、以及远方监视警报的显示器38；以及将该显示器38以及扬声器37的电源切换为接通状态或者断开状态的电源开关39。
另外，在监视器36的显示器38显示的俯瞰映像包括：例如将车体的位置作为中央的区域来显示的显示区域41；表示与各摄像机21a～21d的拍摄范围21A～21D(参照图3)对应的区域的显示区域21A1～21D1；以及简化地显示与毫米波雷达装置30的检测范围30A对应的区域的显示区域30A1。
就监视器36而言，如图6(a)所示，在工作判定部26判定为使周围监视警报工作时，进行使显示于显示器38的显示区域21A1～21D1点亮等的强调显示，如图6(b)所示，在工作判定部34判定为使远方监视警报工作时，进行使显示于显示器38的显示区域30A1点亮等的强调显示。
并且，监视器36进行使显示于显示器38的显示区域21A1～21D1、30A1中存在障碍物的整个区域闪烁等的强调显示、或者如图6(a)所示那样为了表示障碍物距离车体的位置而进行在显示器38上识别障碍物的标记42的显示。此外，就监视器36而言，例如在工作判定部26判定为不使周围监视警报工作、或者工作判定部34判定为使远方监视警报工作时，在经由车体控制器9确认到操作者进行的制动踏板的操作的情况下，由于操作者已经采用了用于避免与障碍物的碰撞的行动，因此也可以解除周围监视警报或者远方监视警报而不通知。由此，能够抑制不需要向操作者通知的多余的警报。
接着，基于图7的流程图对本发明的第一实施方式的障碍物检测装置10的动作进行说明。
搭乘于自卸车1的驾驶室8内的操作者若将监视器36的电源开关39从断开状态切换为接通状态，则障碍物检测装置10动作，摄像机21a～21d开始拍摄，并且毫米波雷达装置30发送电波而开始存在于车体的前方的物体的检测(S100、U300)。此外，若操作者进行的变速杆以及操作驾驶盘等的操作信号输入至车体控制器9，则车体控制器9向警报判定部25、33发送车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向的车体信息IA。
在此，对最初的障碍物检测装置10的周围监视部11的动作进行详细说明。
在步骤S100中，摄像机21a～21d开始拍摄，映像处理部23将由摄像机21a～21d拍摄的映像作为俯瞰映像来处理，并将处理后的俯瞰映像向障碍物判定部24以及监视器36输出(S101)。然后，若从映像处理部23输入俯瞰映像，则障碍物判定部24通过使用输入的俯瞰映像，来判定在车体的周围是否存在障碍物(S102)。
此时，若障碍物判定部24判定为在车体的周围存在障碍物(S102/是)，则根据合成俯瞰映像前的摄像机21a～21d生成的拍摄映像的时间推移，对障碍物相对于自卸车1的相对位置以及相对速度进行测量，向警报判定部25输出测量结果。另一方面，在步骤S102中，若障碍物判定部24判定为在车体的周围不存在障碍物(S102/否)，则重复从步骤S100开始的动作。
接着，若从障碍物判定部24输入测量结果，则警报判定部25从车体控制器9接收车体信息IA，根据障碍物的相对位置、相对速度、车体信息IA的车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向，对车体与障碍物碰撞的可能性进行判断，判定是否需要进行周围监视警报(S103)。此时，若警报判定部25判断为车体与障碍物碰撞的可能性高，且判定为需要进行周围监视警报(S103/是)，则向工作判定部26发送车体信息IA。另一方面，在警报判定部25判定为车体与障碍物碰撞的可能性低时，判定为不需要进行周围监视警报(S103/否)，重复从步骤S100开始的动作。
若工作判定部26从警报判定部25接收车体信息IA，则确认车体信息IA的车体的速度，判定是否使周围监视警报工作(S104)。此时，若工作判定部26确认车体的速度为预定的速度以上，则判定为不使周围监视警报工作(S104/否)，重复从步骤S100开始的动作。在步骤S104中，若工作判定部26确认车体的速度小于预定的速度，则判定为不使周围监视警报工作，向监视器36发送进行周围监视警报的工作指令后(S104/是)，结束周围监视部11的动作。
接着，对障碍物检测装置10的远方监视部12的动作进行详细说明。
在步骤U300中，若毫米波雷达装置30发送电波而开始在车体的前方存在的物体的检测，则障碍物判定部32确认由毫米波雷达装置30检测出的物体的大小，判定在远离车体的远方是否存在障碍物(U301)。并且，若障碍物判定部32判定为在远离车体的远方存在障碍物(U301/是)，则对障碍物相对于自卸车1的相对位置以及相对速度进行测量，向警报判定部33输出测量结果。在步骤U301中，若障碍物判定部32判定为在远离车体的远方不存在障碍物(U301/NO)，则重复从步骤U300开始的动作。
接着，若从障碍物判定部32输入测量结果，则警报判定部33从车体控制器9接收车体信息IA，根据障碍物的相对位置、相对速度、车体信息IA的车体的速度、变速杆的切换位置、以及操控方向，判断车体与障碍物碰撞的可能性，判定是否需要进行远方监视警报(U302)。此时，若警报判定部33判断为车体与障碍物碰撞的可能性高，且判定为需要进行远方监视警报(U302/是)，则向工作判定部34发送车体信息IA。另一方面，若警报判定部33判断为车体与障碍物碰撞的可能性低，且判定为不需要进行远方监视警报(U302/否)，则重复从步骤U300开始的动作。
若工作判定部34从警报判定部33接收车体信息IA，则确认车体信息IA的车体的速度，判定是否使远方监视警报工作(U303)。此时，若工作判定部34确认车体的速度为小于预定的速度，则判定为不使远方监视警报工作(U303/否)，重复从步骤U300开始的动作。在步骤U304中，若工作判定部34确认车体的速度为预定的速度以上，则判定为使远方监视警报工作，向监视器36发送进行远方监视警报的工作指令后(S303/是)，结束远方监视部12的动作。
接着，对障碍物检测装置10的监视器36的动作进行详细说明。
进行了周围监视部11的步骤S101的动作后，若从映像处理部23输入俯瞰映像，则监视器36将该俯瞰映像显示于显示器38(T200)。接着，进行了周围监视部11的步骤S104的动作以及远方监视部12的步骤U303的动作后，监视器36判断是否从周围监视部11的工作判定部26接收工作指令(T201)。
此时，在判断为监视器36从周围监视部11的工作判定部26接收了工作指令的情况下(T201/是)，使例如显示于显示器38的俯瞰映像的拍摄区域21A1～21D1点亮，并且从扬声器37用声音发出周围监视警报(T202)，结束监视器36的动作。另一方面，在监视器36判断为未从周围监视部11的工作判定部26接收工作指令的情况下，即在判定为从远方监视部12的工作判定部34接收了工作指令的情况下(T201/否)，监视器36使例如显示于显示器38的俯瞰映像的检测区域30A1点亮，并且从扬声器37用声音发出远方监视警报(T203)，结束监视器36的动作。
根据这样构成的本发明的第一实施方式的障碍物检测装置10，具备两个监视功能，以便进行使用了周围监视部11的摄像机21a～21d的车体的周围的监视、以及使用了远方监视部12的毫米波雷达装置30的远离车体的远方的监视。因此，周围监视控制器22以及远方监视控制器31的各工作判定部26、34通过根据车体的速度适当切换这些监视功能的接通、断开状态，从而能够进行适合于车体的行驶状况的监视。即、由于不使用所有的摄像机21a～21d和毫米波雷达装置30同时进行监视，因此能够抑制将本来不是障碍物的地形上的凹凸作为障碍物来检测的误动作发生、或者伴随两个不同的监视功能发挥作用而检测碰撞的可能性低的障碍物的不需要的动作产生。由此，不论车体的速度如何，都能够可靠地检测接近车体的障碍物，因此能够得到高的可靠性。
另外，就本发明的第一实施方式的障碍物检测装置10而言，如图3所示，在车体的速度为预定的速度以上时，通过使用距离车体的检测范围30A比摄像机21a的拍摄范围21A长的毫米波雷达装置30来监视车体的前方，从而能够在早期阶段把握与对向车辆等自卸车1碰撞的可能性高的障碍物。因此，若操作者通过监视器36确认远方监视警报，则对伴随车体的行驶而接近的障碍物从容地进行降低车体的速度或者变更车体的行进方向等的对应。
另一方面，在车体的速度小于预定的速度时，通过使用摄像机21a～21d来对车体的周围进行监视，从而能够充分地把握车体的周围的障碍物的存在。因此，若操作者通过监视器36确认周围监视警报，则如图6(a)所示，能够根据显示于监视器36的显示器38的俯瞰映像的标记42容易地把握障碍物的位置，因此能够不与障碍物接触地使车体安全地动作。尤其是，操作者在自卸车1的驾驶过程中不能总是持续监视监视器36的显示器38，但通过周围监视警报或者远方监视警报从扬声器37用声音传递，从而能够容易地注意到接近车体的障碍物的存在。
(第二实施方式)
在本发明的第二实施方式的障碍物检测装置50中，除了上述的第一实施方式的结构以外，如图8所示，周围监视控制器52以及远方监视控制器55的工作判定部53、56构成为，在车体加速而车体的速度达到预定的速度、而且车体的行进方向为车体的前后左右的预定的方向时，切换到远方监视部54进行的监视，并且使摄像机21a～21d中的一部分摄像机工作而维持周围监视部51进行的局部监视。
具体而言，例如在车体加速而车体的速度达到预定的速度、而且车体的行进方向为前进方向时，工作判定部53判定为不使周围监视警报工作，工作判定部56判定为使远方监视警报工作，由此切换到远方监视部54进行的监视，并且周围监视部51通过使摄像机21a～21d中对车体的后方、左方、以及右方进行拍摄的摄像机21b～21c工作并判定为使在车体的周围的后方、左方、以及右方存在障碍物的意思的警报(以下为了方便而称为周围局部监视警报)工作，从而维持周围监视部51进行的局部监视。
即、如图9(a)所示，在车体的行驶状态处于车体以预定的速度前进的状态(前方高速行驶状态)时，周围监视部51的监视功能中针对前方的监视功能成为断开状态，针对后方、左方、以及右方的监视功能成为接通状态，远方监视部54的监视功能成为接通状态，在车体的行驶状态处于车体以比预定的速度低的速度前进的状态(前方低速行驶状态)时，周围监视部51的监视功能成为接通状态，远方监视部54的监视功能成为断开状态。另外，在车体的行驶状态处于车体停止的状态(停止状态)时，周围监视部51的监视功能成为接通状态、远方监视部54的监视功能成为断开状态，在车体的行驶状态处于车体后退的状态(后退状态)时，周围监视部51的监视功能成为接通状态、远方监视部54的监视功能成为断开状态。
另外，就工作判定部53、56而言，例如在车体加速而车体的速度达到预定的速度、而且车体的行进方向为左方向或者右方向时，工作判定部53判定为不使周围监视警报工作，工作判定部56判定为使远方监视警报工作，由此切换为远方监视部54进行的监视，并且使摄像机21a～21d中对车体的后方以及左方、或者后方以及右方进行拍摄的摄像机工作并判定为使在车体的周围中在后方以及左方、或者后方以及右方存在障碍物的意思的警报(以下为了方便而称为与上述相同的周围局部监视警报)工作，由此维持周围监视部51进行的局部监视。
即、如图9(b)所示，在车体的行驶状态处于车体以预定的速度以上向左方向行驶的状态(左方高速行驶状态)时，周围监视部51的监视功能中相对于前方以及右方的监视功能成为断开状态、相对于后方以及左方的监视功能成为接通状态、远方监视部54的监视功能成为接通状态，在处于车体以预定的速度以上向右方行驶的状态(右方高速行驶状态)时，周围监视部51的监视功能中相对于前方以及左方的监视功能成为断开状态、相对于后方以及右方的监视功能成为接通状态、远方监视部54的监视功能成为接通状态。障碍物检测装置50的其他结构与第一实施方式的障碍物检测装置10的结构相同，因此省略重复的说明，对于与障碍物检测装置10的结构相同的部分标注相同的符号。
以下，基于图10的流程图对本发明的第二实施方式的障碍物检测装置50的动作进行说明，关于上述的障碍物检测装置10的步骤S100～S104、T200～T203、以及U300～U303的动作，由于相同，因而省略重复的说明，仅对与障碍物检测装置10的动作不同的部分进行说明。
首先，对障碍物检测装置50的周围监视部51的动作进行详细说明。
在步骤S104中，若工作判定部53判定为不使周围监视警报工作(S104/否)，则确认车体信息IA的变速杆的切换位置以及操控方向，判定是否使周围局部监视警报工作(S105)。此时，若工作判定部53判定为不使周围局部监视警报工作(S105/否)，则重复从步骤S100开始的动作。另一方面，在步骤S105中，若工作判定部53判定为使周围局部监视警报工作，则向监视器36发送进行周围局部监视警报的工作指令之后(S105/是)，结束周围监视部51的动作。
接着，对障碍物检测装置50的监视器36的动作进行详细说明。
在步骤T201中，在监视器36判定为未从周围监视部51的工作判定部53接收工作指令的情况下(T201/否)，判断是否从周围监视部51的工作判定部53接收了周围局部监视警报的工作指令(T210)。此时，在监视器36判断为未从工作判定部53接收周围局部监视警报的工作指令的情况下，即在判断为从远方监视部54的工作判定部56接收了工作指令的情况下(T210/否)，进行步骤T203的动作，结束监视器36的动作。
另一方面，在监视器36判断为从工作判定部53接收了周围局部监视警报的工作指令的情况下(T210/是)，例如使显示于显示器38的俯瞰映像的显示区域21A1～21D1、30A1中监视功能有效的区域点亮，并且从扬声器37用声音发出远方监视警报以及周围局部监视警报，结束监视器36的动作。
根据这样构成的本发明的第二实施方式的障碍物检测装置50，除了得到与上述的第一实施方式的障碍物检测装置10相同的作用效果以外，还在车体的速度为预定的速度以上、并且车体的行进方向为车体的前进方向时，使用距离车体的检测范围30A比摄像机21a的拍摄范围21A长的毫米波雷达装置30来对车体的前方进行监视，并且摄像机21b～21d对与车体的行进方向容易成为死角的范围21B～21D进行拍摄来监视车体的周围中前方以外的方向。因此，例如在存在企图从自卸车1的后方超越的车辆的情况下，在该超越车辆进入拍摄范围21B～21D的时刻进行周围局部监视警报，因此操作者不仅能够容易地注意到从车体的前方接近的障碍物，而且还能够容易地注意到超越车辆的存在。
另外，就本发明的第二实施方式的障碍物检测装置50而言，在车体的速度为预定的速度以上、并且车体的行进方向为车体的左方向或者右方向时，使用距离车体的检测范围30A比摄像机21a的拍摄范围21A长的毫米波雷达装置30来对车体的前方进行监视，并且摄像机21b～21d对包含与车体的行进方向相同朝向的方向的范围21B～21D进行拍摄并监视。因此，在操作者对操作驾驶盘进行操作而将车体的行进方向向左方向或者右方向变更时，能够唤起进行操控的操作者对存在于车体的左方或者右方的障碍物的注意，从而能够充分地避免车体与障碍物的接触。
(第三实施方式)
本发明的第三实施方式的障碍物检测装置60例如图11所示，具备向外部发送周围监视部11以及远方监视部12的监视结果的无线机400，代替作为第一实施方式的障碍物检测装置10的警报部14的监视器36以及扬声器37。该情况下，由无线机400发送的监视结果被传递至远程监视自卸车1的状态的管制系统501的无线机500，在管制系统501内被管理。障碍物检测装置60的其他结构与第一实施方式的障碍物检测装置10的结构相同，因此省略重复的说明，对于与障碍物检测装置10的结构相同的部分标注相同的符号。
根据这样构成的本发明的第三实施方式的障碍物检测装置60，除了得到与上述的第一实施方式的障碍物检测装置10相同的作用效果以外，还在从管制系统501侧向自卸车1的操作者进行指示、或者自卸车1作为无人机而动作的情况下，通过经由无线机400、500对车体控制器9进行控制指令，从而能够充分地避免车体与障碍物的碰撞。由此，能够实现针对接近车体的障碍物的完成的监视体制。
另外，作为由无线机400发送的周围监视部11以及远方监视部12的监视结果，例如通过使用车体的识别编号、障碍物的检测结果，能够抑制发送数据量，因此能够减轻对障碍物检测装置60和管制系统501的通信的负担。此外，只要是能够确保障碍物检测装置60与管制系统501的通信的环境，则通信方式并不限定于利用了上述的无线机400、500的无线通信。
(第四实施方式)
本发明的第四实施方式的障碍物检测装置70例如如图12所示构成为，向车体控制器72反馈周围监视部11以及远方监视部12的监视结果，代替作为第一实施方式的障碍物检测装置10的警报部14的监视器36以及扬声器37。
具体而言，例如，虽然未图示，但自卸车71具备：对容器2的装载量进行测量的装载量测量传感器；对车体行驶的路面的斜度进行测量的斜度测量传感器；以及对前轮6及后轮7与路面的路面摩擦进行测量的路面摩擦测量传感器。另外，车体控制器72除了车体的速度以及操控方向以外，还输入由装载量测量传感器测量出的装载量、由斜度测量传感器测量出的斜度、以及由路面摩擦测量传感器测量出的路面摩擦，来作为车体信息IB。
并且，车体控制器72具备车体动作控制部73，该车体动作控制部73根据周围监视部11、远方监视部12的工作判定部26、34的判定结果、以及车体信息IB，对车体的动作进行控制。就该车体动作控制部73而言，例如在工作判定部26判定为使周围监视警报工作时、或者工作判定部34判定为使远方监视警报工作时，基于反馈的障碍物的相对位置以及相对速度、输入的车体信息IB的车体的速度、操控方向、装载量、斜度、以及路面摩擦，输出强制性地施加制动的制动操作信号、或者控制向使后轮7旋转的马达(未图示)输出的转矩信号。即、由于根据装载量、斜度、以及路面摩擦来把握制动的制动性能，因此通过对施加了制动时的制动距离进行测量，能够适当地设定转矩信号的输出值。
根据这样构成的本发明的第四实施方式的障碍物检测装置70，除了得到与上述的第一实施方式的障碍物检测装置10相同的作用效果以外，还在工作判定部26判定为使周围监视警报工作时、或者工作判定部34判定为使远方监视警报工作时，与操作者对制动踏板的操作无关地，通过由车体动作控制部73向后轮7给与制动力，能够使车体迅速地停止。这样，能够相对于自卸车71自动地执行避免与障碍物的碰撞的动作，从而能够提高从周围监视警报或者远方监视警报工作至向后轮7施加制动的响应性。
此外，在上述的本发明的第一至第四实施方式的障碍物检测装置10、50、60、70中，对周围监视部11、51具有对车体的周围进行拍摄的四台摄像机21a～21d的情况进行了说明，但摄像机的台数并不限于该情况，也可以适当变更。另外，为了对存在于车体的周围的障碍物进行检测，也可以代替摄像机21a～21d，而使用例如近距离用毫米波雷达、准毫米波雷达、以及激光等，也可以组合摄像机和传感器等来对车体的周围进行监视。
并且，在本发明的第一至第四实施方式的障碍物检测装置10、50、60、70中，对远方监视部12、54具有对车体的前方的物体进行检测的毫米波雷达装置30的情况进行了说明，但毫米波雷达装置30的台数并不限于该情况，也可以适当变更。例如，通过增加毫米波雷达装置30的台数，能够扩大远方监视部12的监视范围。该情况下，根据毫米波雷达装置30的台数，适当设定监视器36的显示器38上的显示区域。另外，为了对存在于远离车体的远方的障碍物进行检测，也可以使用例如摄像机、激光等，来代替毫米波雷达装置30。
另外，在本发明的第一至第四实施方式的障碍物检测装置10、50、60、70中，对警报部14由显示周围监视警报以及远方监视警报的监视器36、和用声音发出周围监视警报以及远方监视警报的扬声器37构成的情况进行了说明，但并不限于该情况，警报部14也可以仅由利用了扬声器37、蜂鸣器等声音的警报装置构成。并且，通过根据接近车体的障碍物的位置、车体与障碍物的碰撞的可能性，来使这些警报装置的音质、音量变化，从而能够相对于操作自卸车1、71的操作者阶段性地唤起注意，因此能够得到优良的监视性能。
符号的说明
1、71—自卸车，2—容器，6—前轮，7—后轮，9、72—车体控制器，10、50、60、70—障碍物检测装置，11、51—周围监视部，12、54—远方监视部，13—监视切换部，21a～21d—摄像机，22、52—周围监视控制器，23—映像处理部，24、32—障碍物判定部，25、33—警报判定部，26、34、53、56—工作判定部(监视切换部)，30—毫米波雷达装置，31、55-远方监视控制器，36-监视器(警报部)，37-扬声器(警报部)，38-显示器，73-车体动作控制部，400、500-无线机，501—管制系统。

Claims (5)

1.一种作业机械(1)的障碍物检测装置(10)，对接近车体的障碍物进行检测，其特征在于，具备：
周围监视部(11)，其对上述车体的周围的上述障碍物进行检测并对上述车体的周围进行监视；
远方监视部(12)，其对相比该周围监视部(11)的检测范围更远离上述车体的位置的上述障碍物进行检测并对远离上述车体的远方进行监视；以及
监视切换部(13)，其根据上述车体的速度，来切换上述周围监视部(11)进行的监视和上述远方监视部(12)进行的监视。
2.根据权利要求1所述的作业机械(1)的障碍物检测装置(10)，其特征在于，
在上述车体加速而上述车体的速度达到预定的速度时，上述监视切换部(13)切换为上述远方监视部(12)进行的监视，在上述车体减速而上述车体的速度比上述预定的速度低时，上述监视切换部(13)切换为上述周围监视部(11)进行的监视。
3.根据权利要求2所述的作业机械(1)的障碍物检测装置(10)，其特征在于，
上述周围监视部(11)具有多个摄像机(21a～21d)，上述多个摄像机(21a～21d)以拍摄范围不同的方式设于上述车体，且对上述车体的周围进行拍摄，
在上述车体加速而上述车体的速度达到上述预定的速度、而且上述车体的行进方向为上述车体的前后左右的预定方向时，上述监视切换部(13)切换为上述远方监视部(12)进行的监视，并且使上述多个摄像机(21a～21d)中的一部分摄像机工作而维持上述周围监视部(11)进行的局部监视。
4.根据权利要求3所述的作业机械(1)的障碍物检测装置(10)，其特征在于，
在上述车体加速而上述车体的速度达到上述预定的速度、而且上述车体的行进方向为前进方向时，上述监视切换部(13)切换为上述远方监视部(12)进行的监视，并且使上述多个摄像机(21a～21d)中对上述车体的后方进行拍摄的摄像机(21b)工作而维持上述周围监视部(11)进行的局部监视。
5.根据权利要求3所述的作业机械(1)的障碍物检测装置(10)，其特征在于，
在上述车体加速而上述车体的速度达到预定的速度、而且上述车体的行进方向为左方向或者右方向时，上述监视切换部(13)切换为上述远方监视部(12)进行的监视，并且使上述多个摄像机(21a～21d)中对上述车体的左方或者右方进行拍摄的摄像机(21c、21d)工作而维持上述周围监视部(11)进行的局部监视。
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