CN109563693A - 障碍物检测装置 - Google Patents

Abstract

障碍物检测装置（221）在测距传感器（40）所检测到的物体位于被设定在操作人员的死角的监视区域内时，将检测到的物体判定为障碍物。然后，障碍物判定部（221）根据角度传感器（210）检测到的回转角度来设定监视区域，使得表示下部行走体（2）的区域被排除。停止控制部（222）根据角度传感器（210）检测到的回转角度，判定下部行走体（2）及上部回转体（3）中至少一个的构成要素中因动作而存在工程机械（1）与障碍物碰撞的可能性的构成要素，并使判定的构成要素的动作停止。

Description

障碍物检测装置

技术领域

本发明涉及工程机械的障碍物检测装置，该工程机械包括下部行走体和上部回转体，该上部回转体可回转地安装在下部行走体的上部，且包含供操作人员乘坐的驾驶室。

背景技术

近年来，在液压挖掘机或起重机等具有上部回转体的工程机械中，采取检测位于周围的障碍物并根据检测结果进行动作停止或警报来防止上部回转体和障碍物的干扰的措施。

专利文献1公开了一种技术，在检测到毫米波雷达所检测到的障碍物位于设置在工程机械周围的防碰撞区域内，且向接近障碍物的方向被操作时，使上部回转体的动作强制停止。

然而，在专利文献1的技术中，为了扩大检测范围，如果使设置于上部回转体的毫米波雷达的指向性朝向地面侧的话，会将下部行走体检测为障碍物，导致频繁发生不必要的动作停止或警报的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明公开公报特开2007-23486。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够防止工程机械的构成要素被检测为障碍物而使工程机械过度地发生动作停止的障碍物检测装置。

本发明的一种障碍物检测装置，是工程机械的障碍物检测装置，所述工程机械包括下部行走体和可回转地安装在所述下部行走体的上部的上部回转体，所述障碍物检测装置包括：

物体检测部，设置在所述上部回转体上，检测位于所述工程机械周围的物体的三维位置；

角度检测部，检测所述上部回转体相对于所述下部行走体的回转角度；以及

障碍物判定部，根据所述检测到的回转角度，以排除表示所述工程机械的构成要素的区域的方式在所述工程机械的周围设定监视区域，在所述物体检测部所检测到的物体位于所述设定的监视区域中时，将该物体判定为障碍物。

根据上述结构，能够防止工程机械的构成要素被检测为障碍物而使工程机械过度地发生动作停止。

附图说明

图1是应用了本发明实施方式的障碍物检测装置的工程机械的外观图。

图2是本发明实施方式的障碍物检测装置的结构的框图。

图3是表示本发明实施方式的障碍物检测装置的液压回路的图。

图4是表示测距传感器的结构的一例的图。

图5是从上侧观察图1所示的工程机械时的外观图。

图6是表示上部回转体相对于下部行走体回转时的俯视状态下的工程机械的外观图。

图7是表示设定在工程机械周围的监视区域的图。

图8是本发明实施方式的手法1的说明图。

图9是本发明实施方式的手法2的说明图。

图10是表示本发明实施方式的障碍物检测装置的处理的流程图。

图11是表示本发明变形例1的监视区域的图。

图12是表示本发明变形例2的监视区域的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式是将本发明具体化的例子，并不是对本发明的技术范围的限定。

图1是应用了本发明实施方式的障碍物检测装置的工程机械1的外观图。工程机械1由液压挖掘机构成，但这仅为一例，只要是起重机等具备上部回转体的工程机械，采用什么样的工程机械都可以。

工程机械1包括：履带式的下部行走体2、可回转体设置在下部行走体2上的上部回转体3、以及安装于上部回转体3的作业装置4。

作业装置4包括：可起伏地安装于上部回转体3的动臂15、可摆动地安装于动臂15的远端部的斗杆16、以及可摆动地安装于斗杆16的远端部的铲斗17。

另外，作业装置4包括：使动臂15相对于上部回转体3起伏的动臂缸18、使斗杆16相对于动臂15摆动的的斗杆缸19、以及使铲斗17相对于斗杆16摆动的的铲斗缸20。上部回转体3包括供操作人员乘坐的驾驶室3C。

图2是本发明实施方式的障碍物检测装置的结构的框图。工程机械1包括：测距传感器40（物体检测部的一例）、角度传感器2（角度检测部的一例）、控制部220、显示部230、行驶停止阀241、242、以及回转停止阀251、252。

测距传感器40由设置在上部回转体3上的三维测距传感器构成，检测位于工程机械1周围的物体的三维位置。测距传感器40例如由每隔一定时间（例如30fps）照射红外线，并以开始照射红外线至接收到反射光之间的时间为像素单位来测量的TOF（Time offlight，飞行时间）方式的三维测距传感器构成。而且，测距传感器40以30fps的帧速率来获取距离图像，该距离图像用与距离对应的对比度来表示工程机械1周边环境的距离分布。

在此，也可以采用立体照相机作为测距传感器40。

如图5所示，测距传感器40包括：在俯视时，设置在上部回转体3的左侧面3L上的测距传感器4L、设置在上部回转体3的右侧面3R上的测距传感器4R、以及设置在上部回转体3的后侧面3B上的测距传感器4B。

参照图2。角度传感器210例如由旋转变压器（resolver）构成，检测上部回转体3相对于下部行走体2的回转角度。

控制部220例如由包含CPU等处理器、存储部等的微型控制器构成，包括障碍物判定部221及停止控制部222。障碍物判定部221及停止控制部222既可以既可以通过CPU执行程序来实现，也可以通过专用的硬件电路来实现。

障碍物判定部221，在测距传感器40所检测到的物体位于被设定在包含操作人员的死角的区域中的监视区域内时，将检测到的物体判定为障碍物。然后，障碍物判定部221根据角度传感器210检测到的回转角度来变更监视区域，使得表示下部行走体2的区域被排除。

停止控制部222，根据角度传感器210检测到的回转角度，判定下部行走体2及上部回转体3中至少一个的构成要素中因动作而存在工程机械1与障碍物碰撞的可能性的构成要素，并使判定的构成要素的动作停止。

显示部230由液晶显示器等显示装置构成，用于显示从距离图像除去了障碍物以外的图像后的障碍物图像，并且显示表示相对于工程机械是否存在有障碍物的俯瞰图。另外，显示部230包括扩音器，在判定存在障碍物时，从扩音器输出警报音。

行驶停止阀241例如由电磁比例阀构成，在从停止控制部222输出自动停止的控制指令时，使下部行走体2的前进动作强制停止。行驶停止阀242例如由电磁比例阀构成，在从停止控制部222输出自动停止的控制指令时，使下部行走体2的后退动作强制停止。

回转停止阀251例如由电磁比例阀构成，在从停止控制部222输出自动停止的控制指令时，使上部回转体3的右回转动作强制停止。回转停止阀252例如由电磁比例阀构成，在从停止控制部222输出自动停止的控制指令时，使上部回转体3的左回转动作强制停止。

图3是表示本发明实施方式的障碍物检测装置的液压回路的图。图3表示了下部行走体2的液压回路。该液压回路包括操作部31、行驶停止阀241、242、控制阀34、液压泵35、行走马达36、以及压力传感器37、38。并且，该液压回路中，对应于操作部31的操作量先导压被供应至控制阀34。控制阀34对应于先导压，控制从液压泵35供应的工作油的流向及方向。由此，行走马达36随着从控制阀34供应的工作油而工作。

控制阀34包括具有先导口34a、34b的先导切换阀。在先导口34a被供应先导压时，控制阀34通过液压管路51a向行走马达36的端口36a供应工作油。另一方面，在先导口34b被供应先导压时，控制阀34通过液压管路51b向行走马达36的端口36b供应工作油。

操作部31由包含操作杆31a的遥控阀构成，输出对应于操作杆31a的操作量的先导压。在此，在操作杆31a向使下部行走体2前进的方向被操作时，操作部31通过先导压管路39a将对应于操作量的先导压输入先导口34a。另一方面，在操作杆31a向使下部行走体2后退的方向被操作时，操作部31通过先导压管路39b将对应于操作量的先导压输入先导口34b。

行走马达36由液压马达构成，在端口36a被供应工作油时，时下部行走体前进，在端口36b被供应工作油时，使下部行走体2后退。

行驶停止阀241设在先导管路39a中。行驶停止阀242设在先导管路39b中。行驶停止阀241，在从控制部220输出自动停止的控制指令时，将先导管路39a截断，以阻止先导压输入先导口34a。由此，即便被输入前进操作，也不会进行前进动作。行驶停止阀242，在从控制部220输出自动停止的控制指令时，将先导管路39b截断，以阻止先导压输入先导口34b。由此，即便被输入后退操作，也不会进行后退动作。

压力传感器37、38分别设置在先导管路39a、39b中，用于检测先导压，并输出至控制部220。该先导压在控制部220判断操作部31是否被操作人员输入操作时被使用。

以上，说明了下部行走体2的液压回路。使上部回转体3进行回转动作的液压回路也与图3采用相同的结构。在此情况下，在图3中，行走马达36为回转马达，操作部31为用于输入回转操作的操作部，行驶停止阀241作为使右回转自动停止的回转停止阀，行驶停止阀242作为使左回转自动停止的回转停止阀。

图5是从上侧观察图1所示的工程机械1时的外观图。在图5中，前方指的是下部行走体2的前进方向，后方指的是下部行走体2的后退方向。以下，将前方和后方总称为前后方向。左方指的是从后方向前看下部行走体2时的左侧的方向，右方指的是从后方向前看下部行走体2时的右侧的方向。以下，将右方和左方总称为左右方向。

上部回转体3在从上面观察时，呈四边形状，包括前侧面3F、左侧面3L、右侧面3R、以及后侧面3B。在前侧面3F上向前方延伸地设置有作业装置4。左侧面3L的前后方向的大致中间位置设有测距传感器4L。右侧面3R的前后方向的大致中间位置设有测距传感器4R。该例子中，测距传感器4L、4R左右对称地安装在上部回转体3上。后侧面3B的左右方向的大致中间位置设有测距传感器4B。

在俯视时，驾驶室3C配置在上部回转体3的左上，供操作人员乘坐。上述的显示部230及操作部31设置在驾驶室3C内。

图6是表示上部回转体3相对于下部行走体2回转时的俯视状态下的工程机械1的外观图。回转角度α由上部回转体3的前方的方向H2相对于下部行走体2的前方的方向H1的角度来规定。方向H1与前后方向平行。方向H2为上部回转体3的长度方向，即垂直于前侧面3F的方向。以下，当方向H1与方向H2朝着同一方向时，回转角度α为0度。另外，随着上部回转体3的右回转量增大，回转角度α向正向增加，随着上部回转体3的左回转量增大，回转角度α向负向增加。

图7是表示设定在工程机械1周围的监视区域R-1、R-2、R-3的图。以下，在总称监视区域R-1、R-2、R-3的时候，记为监视区域R。图7的部分（a）表示俯视时的监视区域R，部分（b）表示从侧面观察时的监视区域R。

监视区域R设定在操作人员难以直接看到的区域。图7表示了在回转角度α＝０度时设定的监视区域R。如图7的部分（a）所示，监视区域R-1是设置在上部回转体3的右方的监视区域R，设定在测距传感器4R能够检测到物体的检测区域内。在一点上，其它的监视区域R-2、R-3也是一样的。

在俯视时，监视区域R-1的前方的边K1与前侧面3F设定在同一平面上，内侧的边K2沿右侧面3R设定，外侧的边K3被设定为越靠后方则左右方向的宽度越短地弯曲的形状。另外，边K3具有沿着上部回转体3的左回转时的右下的顶点C1的轨迹的形状。这是因为考虑到上部回转体3左回转时，位于边K3的外侧的区域中的物体与上部回转体3发生碰撞的可能性较低。

监视区域R-2是设置在上部回转体3的左方的监视区域R。在俯视时，监视区域R-2呈左右对称的形状。

监视区域R-3是设置在上部回转体3的后方的监视区域R。在俯视时，监视区域R-3被设定为四边形状，左右方向的宽度被设定为略大于后侧面3B的左右方向的宽度。

将监视区域R-3设定为四边形状是考虑到在俯视时后侧面3B与左右方向平行。因此，如果后侧面3B具有弯曲的形状，监视区域R-3只需沿着后侧面3B的形状来弯曲即可。

如图7的部分（b）所示，在从侧面观察时，监视区域R-1具有以测距传感器4R为上侧的顶点的三角形形状，视角β的中心线L1被向右斜下方设定。另外，在从左方观察时，中心线L1朝着上下方向。从后方向前方观察监视区域R-1时的监视区域R-1是从侧面观察时的监视区域R-1。在图7的部分（b）的例子中，监视区域R-1中，例如，视角β设定为被中心线L1二等分。在从侧面观察时，监视区域R-1中，下方的边K5被设定为与地面平行，内侧的边K6不与下部行走体2接触地被向右斜下方设定，外侧的边K7与边K6成视角β地被向右斜下方设定。

如图7的部分（b）所示，在从侧面观察时，监视区域R-2被设定为与监视区域R-1左右对称。即，在从侧面观察时，监视区域R-2以测距传感器4L为顶点，视角β的中心线L2被向左斜下方设定。

从侧面观察时的监视区域R-3的图示被省略，该监视区域R-3与监视区域R-1、监视区域R-2一样，具有中心线向右斜后方设定的三角形形状。

如上所述，障碍物判定部221根据角度传感器210检测到的回转角度，以排除表示工程机械2的区域的方式设定监视区域，在本实施方式中，障碍物判定部221通过以下两种手法来实现该设定。

（手法1）

手法1中，障碍物判定部221根据回转角度α，在下部行走体被排除的预先决定的视角内设定测距传感器40的视角。

图8是手法1的说明图，是表示上部回转体3回转了回转角度α（＞0）时的监视区域R的图。图8的部分（a）表示从上方观察的监视区域R，部分（b）表示从后方向前方观察上部回转体3时的监视区域R。

如图8的部分（a）所示，在上部回转体3回转时，从上方观察时，监视区域R-1具有覆盖下部行走体2整个范围的尺寸的四边形形状。横边K8具有在从上部回转体3向右方突出的下部行走体2的横向长度上再加若干余量的长度。纵边K9具有与右侧面3R的纵向长度相同的长度。

在俯视时，监视区域R-2具有与监视区域R-1左右对称的四边形形状。在俯视时，监视区域R-3与图7的部分（a）的监视区域R-3相同。

在图8的部分（a）的例子中，下部行走体2相对于上部回转体3右侧比左侧向横向突出更多，因此，监视区域R-2被设定为与监视区域R-1的尺寸相同的尺寸。在下部行走体2相对于上部回转体3向横向突出的量中左侧的量比右侧的量多时，监视区域R-1被设定为与监视区域R-2的尺寸相同的尺寸。

如图8的部分（b）所示，手法1中，在俯视时，监视区域R-1被设定视角β而不与下部行走体2重叠。具体而言，监视区域R-1的视角β被设定为使边K6通过下部行走体2的略外侧。

在侧视时，监视区域R-2被设定为与监视区域R-1左右对称。在此，在下部行走体2相对于上部回转体3向横向突出的量中右侧的量比左侧的量多时，以监视区域R-1的尺寸为基准来设定监视区域R-2即可。另一方面，在下部行走体2相对于上部回转体3向横向突出的量中左侧的量比右侧的量多时，以监视区域R-2的尺寸为基准来设定监视区域R-1即可。

另外，在图8的例子中，即便上部回转体3回转，下部行走体2向上部回转体3后方突出的量也很少，因此监视区域R-3的视角β无变更。然而，此仅为一例，监视区域R-3也可与监视区域R-1、R-2一样，将视角设定为不包含下部行走体2。

虽然下部行走体2相对于上部回转体3突出的区域随着回转角度α的变化而变化，但该区域的大小可以通过预先测定来得到。因此，本实施方式中，障碍物判定部221预先存储图表，该图表预先将回转角度α与使下部行走体2与监视区域R不重叠的视角β的关系相关联，参照该图表来设定与回转角度α对应的视角β即可。

另外，图8的部分（b）的例子中，监视区域R-1与监视区域R-2设定为左右对称，但此仅为一例。例如，监视区域R-1与监视区域R-2也可以分别不与下部行走体2重叠地设定视角βR、βL。

在该情况下，障碍物判定部221利用将回转角度α与视角βR、βL相关联的图表来设定视角βR、βL即可。

图4是表示测距传感器40的开口部405附近的结构的一例的图。测距传感器40包括光源401、透镜402、以及左右一对快门403、404。光源401例如由照射红外线的发光二极管构成。透镜402使光源401照射出来的红外线扩散。通过透镜402的红外线的两端的一部分被快门403、404遮挡，从开口部405照射到外部。

快门403、404配置为通过接受未图示的致动器的动力在箭头所示的横向上滑动自如。在此，快门403、404构成为，在致动器向顺向转动时，例如左右均等地相接近，在致动器向逆向转动时，左右均等地相互远离。

因此，障碍物判定部221，在缩小视角β时，使致动器向顺向转动，在扩大视角β时，使致动器向逆向转动，由此调整视角β。

（手法2）

在手法2中，障碍物判定部221对距离图像设定监视区域R，使基于回转角度α预先决定的下部行走体2的区域被排除。在手法2中，测距传感器40的视角β不被调整。

图9是手法2的说明图，是表示上部回转体3回转了回转角度α（＞0）时的监视区域R的图。图9的部分（a）表示从上方观察的监视区域R，部分（b）表示从后方向前方观察上部回转体3时的监视区域R。如图9的部分（a）所示，在从上方观察时，监视区域R-1、R-2与图8的部分（a）一样，左右对称的四边形的外周形状。

在该例子中，上部回转体3向右回转了回转角度α，因此下部行走体2的右侧履带的后端侧向右斜下方从右侧面3R突出，左侧履带的后端侧向右斜下方从后侧面3B突出，左侧履带的前端侧向左斜上方从左侧面3L突出。

因此，如图9的部分（a）所示，在从上部回转体3突出的下部行走体2的区域上设定排除区域D-1、D-2、D-3，排除区域D-1、D-2、D-3分别从监视区域R-1、R-2、R-3被排除。以下，在总称排除区域D-1、D-2、D-3的时候，记为排除区域D。

另外，如图9的部分（b）所示，在俯视时，监视区域R-1、R-2与图7的部分（b）一样，具有左右对称的三角形的外周形状。下部行走体2的右侧的履带的后端侧从上部回转体3突出，左侧的履带的前端侧从上部回转体3突出。

因此，如图9的部分（b）所示，在从上部回转体3突出的下部行走体2的区域上设定排除区域D-1、D-2，以排除区域D-1、D-2的方式设定监视区域R-1、R-2。

由图9可知，排除区域D分别具有覆盖从上部回转体3突出的下部行走体2的部分的三维形状。在此，只要知道回转角度α，就能够根据下部行走体2的形状及测距传感器40的安装位置事先求得在测距传感器40的坐标空间中哪个区域相当于排除区域。因此，障碍物判定部221预先存储图表，该图表在测距传感器4R、4L、4B各自的距离图像中，将回转角度α与被除去排除区域D-1、D-2、D3后的监视区域R-1、R-2、R-3的关系相关联，参照该图表来设定与回转角度α对应的监视区域R即可。

图10是表示本发明实施方式的障碍物检测装置的处理的流程图。该流程图例如在障碍物判定部221从测距传感器40所获取的距离图像中检测到物体时执行。

首先，角度传感器210检测回转角度α（S101）。然后，障碍物判定部221设定对应于回转角度α的监视区域R-1、R-2、R-3。在此，如果采用手法1，则通过使下部行走体2不被包含地调整视角β来设定监视区域R-1、R-2、R-3。另外，如果采用手法2，则在距离图像中，以排除排除区域D-1、D-2、D3的方式设定监视区域R-1、R-2、R-3。

然后，障碍物判定部221判定监视区域R-1或R-2中是否有物体进入（S103）。在此，障碍物判定部221将距离图像中的距离连续的一组像素群检测为一个物体，若该物体的一部分进入监视区域R-1或R-2，则判定该物体进入了监视区域R-1或R-2。然后，障碍物判定部221将进入监视区域R-1或R-2的物体判定为障碍物。在这一点上，监视区域R-3也是一样的。

若有物体进入监视区域R-1或R-2（在S103中为“是”），障碍物判定部221判定上部回转体3与下部行走体2是否朝着相同方向（S106）。在此，所谓相同方向指的是回转角度α为实质上0度。所谓实质上0度并不局限于回转角度α为0度，也包含相对于0度在正向、负向上加一定余量的角度范围。关于余量，例如图6的部分（a）所示，可采用虽然上部回转体3稍微回转了一点但上部回转体3并未从下部行走体2向左右方向突出的程度的角度。

如果上部回转体3与下部行走体2没有朝着相同方向（S106中为“否”），在下部行走体2与上部回转体3中的任一个动作时，停止控制部222判定工程机械1有与障碍物碰撞的可能性，使下部行走体2的行驶动作及上部回转体3的回转动作自动停止（S107）。在此，停止控制部222通过向行驶停止阀241、242及回转停止阀251、252输出自动停止的控制信号，使行驶动作及回转动作停止。

如果上部回转体3与下部行走体2朝着相同方向（S106中为“是”），在上部回转体3动作时，停止控制部222判定工程机械1有与障碍物碰撞的可能性，仅使上部回转体3的回转动作自动停止（S108）。在此，停止控制部222通过向回转停止阀251、252输出自动停止的控制信号，使回转动作停止。

如图7的部分（a）所示，在障碍物位于监视区域R-1或R-2中时，在上部回转体3与下部行走体2朝着相同方向的情况（1：S106中为“是”）下，即使下部行走体2向前方或后方行驶，工程机械1与障碍物碰撞的可能性也很低，因此不需要使下部行走体2的行驶动作停止。

因此，本实施方式中，在情况（1）时，仅使上部回转体3的回转动作自动停止（S108）。

另一方面，参照图8的部分（a），在障碍物位于监视区域R-1或R-2中时，在上部回转体3与下部行走体2不朝着相同方向的情况（2：S106中为“否”）下，下部行走体2从上部回转体3突出，因此，只要进行行驶动作及回转动作中的任一个，工程机械1就有与障碍物碰撞的可能性。

因此，本实施方法中，在情况（2）时，使上部回转体3及下部行走体2的动作都停止（S107）。

在物体没有进入监视区域R-1或R-2中（S103中为“否”），而进入了监视区域R-3中时（S104中为“是”），障碍物判定部221将该物体判定为障碍物，判定上部回转体3是否相对于下部行走体2处于朝向侧面的姿势（S105）。在此，所谓朝向侧面的姿势是指回转角度α的绝对值为实质上90度。实质上90度并不局限于回转角度α的绝对值为90度，也包含相对于90度在正向、负向上加一定余量的角度范围。关于余量，例如可采用1～10度范围内的角度，但此仅为一例。

如图8的部分（a）所示，在障碍物位于监视区域R-3中时，在上部回转体3相对于下部行走体2没有处在朝向侧面的姿势的情况下（3：S105中为“否”），若下部行走体2进行行驶动作，则工程机械1有与障碍物发生碰撞的可能性。然而，在情况（3）时，即使进行回转动作，工程机械1与障碍物碰撞的可能性也很低。因此，本实施方式中，在情况（3）时，若下部行走体2进行动作，停止控制部222判定工程机械1有与障碍物发生碰撞的可能性，仅使下部行走体2的行驶动作停止（S109）。

另一方面，从图8的部分（a）类推可知，在障碍物位于监视区域R-3中时，在上部回转体3相对于下部行走体2处于朝向侧面的姿势的情况下（4：S105中为“是”），即使下部行走体2进行行驶动作，由于下部行走体2没有从上部回转体3的后方突出，因此即便进行回转动作与行驶动作的其中之一或两者，工程机械1与障碍物碰撞的可能性也很低。

因此，本实施方中，在情况（4）时，不使行驶动作与回转动作自动停止，使处理返回S101。

另外，如果物体没有进入监视区域R-1、R-2、R-3中的任何一个（S103中为“否”，S104中为“否”）， 使处理返回S101，继续进行物体的监视。

在S110中，障碍物判定部221使从测距传感器40获取的距离图像中除去了障碍物以外的区域后的障碍物图像、以及表示障碍物相对于工程机械1的相对位置的俯瞰图像显示在显示部230上。

在此，障碍物判定部221将测距传感器4L、4R、4B分别获取的距离图像相互结合在一起，通过将判定为障碍物的物体以外的物体除去，来生成障碍物图像，并显示在显示部230上。距离图像与可视图像不同，是具有与距离对应的对比度的图像，即便将距离图像直接显示在显示部230上，操作人员也难以辨别哪个物体是障碍物。因此，本实施方式中，通过除去障碍物以外的物体来生成障碍物图像，并显示在显示部230上。由此，能够使障碍物的轮廓明确化，操作人员能够立即判断出障碍物为何物。

障碍物图像中，由于仅表示障碍物，操作人员无法辨别障碍物相对于工程机械1位于哪个位置。因此，本实施方式中，结合障碍物图像来生成俯瞰图，并显示在显示部230上。

因此，障碍物判定部221根据测距传感器40获取的距离图像来计算障碍物相对于工程机械1的相对位置。然后，障碍物判定部221生成俯瞰图像，并显示在显示部230上，该俯瞰图像包括俯视时的工程机械1的图像，且在该图像周围标注有表示障碍物的标记。另外，显示部230可以将显示区域分成两部分，在一边的显示区域上显示障碍物图像，并在另一边的显示区域上表示俯瞰图像。

像这样，通过结合障碍物图像来表示俯瞰图像，操作人员能够讯速地认知在工程机械1的哪个位置存在怎样的障碍物。

然后，障碍物判定部221确认障碍物是否从监视区域R离开（S111）。如果障碍物离开了监视区域R（S111中为“是”），障碍物判定部221执行重置处理（S112），使处理结束。另一方面，如果障碍物没有离开监视区域R（S111中为“否”），使处理返回S103，反复执行S103～S111的处理直至障碍物离开监视区域R。在S111中，例如障碍物是人时，操作人员通过提醒该人物注意来使障碍物从监视区域R被除去。另外，如果障碍物不是人，操作人员通过移动障碍物或移动工程机械1来障碍物从监视区域R被除去。

S112的重置处理中，例如在S102中进行将设定的监视区域R解除的处理。然后，障碍物判定部221根据测距传感器40获取的距离图像来监视工程机械1的周围，一旦检测到任何物体，则开始图10的流程。

像这样，根据本实施方式，根据回转角度α，以排除表示下部行走体2的区域的方式设定监视区域R。因此，即使将监视区域R设定得较大，也能够防止下部行走体2被判定为障碍物而使工程机械1自动停止或使警报等防干扰措施频繁启动。

另外，本发明可采用以下变形例。

（1）变形例1

图11是表示本发明变形例1的监视区域R-3的图。图11的工程机械1中，下部行走体2的上下方向的长度比上部回转体3的上下方向的长度要长。因此，即便上部回转体3与下部行走体2朝着同样的方向，下部行走体2的后端侧也会从上部回转体3的后侧面3B突出。

在这种情况下，障碍物判定部221只需将包含从右侧的履带的后侧面3B突出的部分的排除区域D-4、以及从左侧的履带的后侧面3B突出的部分的排除区域D-5除去地来设定监视区域R-3即可。在此，排除区域D-4、D-5虽然根据回转角度α的变化而变化，但回转角度α与排除区域D-4、D-5的关系预先可知。因此，障碍物判定部221具有图表，该图表预先将回转角度α与被除去排除区域D-4、D-5后的监视区域R-3的关系相关联，参照该图表来设定监视区域R-3即可。

（2）变形例2

图12是表示本发明变形例2的监视区域R的图。在图2中，部分（a）表示俯视时的监视区域R-1、R-2，部分（b）表示从后方向前方观察工程机械1时看到的监视区域R1、R-2。图12中，上部回转体3与下部行走体2之间的回转角度α为90度，上部回转体3相对于下部行走体2处于朝向侧面的姿势。

参照图12的部分（a）。在上部回转体3的后方存在障碍物时，如果旋回角度α为90度，则即便下部行走体2向前后方向移动或上部回转体3回转，工程机械1与障碍物碰撞的可能性也很低。在这种情况下，就不需要在上部回转体3的后方设定监视区域R-3。

因此，在变形例2中，在上部回转体3相对于下部行走体2处于朝向侧面的姿势的情况下，仅设定监视区域R-1、R-2，而不设定监视区域R-3。由此，不需要判定是否有物体进入监视区域R-3的处理，而能够减轻处理负担。

另外，如图12的部分（b）所示，在变形例2中，监视区域R-1、R-2与图8的部分（b）相同，调整视角β使得下部行走体2不被包含。

（3）变形例3

也可以在监视区域R-1或R-2与监视区域R-3中分别有障碍物进入时，停止控制部222无论回转角度α如何，都使回转动作与行驶动作两者自动停止。

（实施方式的归纳）

本发明的一种障碍物检测装置，是工程机械的障碍物检测装置，所述工程机械包括下部行走体和可回转地安装在所述下部行走体的上部的上部回转体，所述障碍物检测装置包括：

物体检测部，设置在所述上部回转体上，检测位于所述工程机械周围的物体的三维位置；

角度检测部，检测所述上部回转体相对于所述下部行走体的回转角度；以及

障碍物判定部，根据所述检测到的回转角度，以排除表示所述工程机械的构成要素的区域的方式在所述工程机械的周围设定监视区域，在所述物体检测部所检测到的物体位于所述设定的监视区域中时，将该物体判定为障碍物。

例如，为了扩大障碍物的检测范围而将监视区域设定得较大时，随着回转角度的变化，安装于工程机械的构成要素可能会进入监视范围而被判定为障碍物。而且，每当该构成要素被判定为障碍物，为了避免障碍物与工程机械之间的干扰，会执行动作停止或警报等防干扰措施，导致防干扰措施频繁地发生而妨碍操作人员的作业。

本实施方式中，根据回转角度，以排除表示工程机械的构成要素的区域的方式设定监视区域。因此，即使将监视区域设定得较大，也能够防止该构成要素被判定为障碍物而使防干扰措施频繁启动。另外，本实施方式中，根据回转角度来设定监视区域，因此，能够将进入物体检测部的检测区域的构成要素对应于回转角度的变动列入考虑地来设定监视区域。

上述实施方式中，可设置为，所述障碍物判定部，根据所述检测到的回转角度，以排除所述下部行走体的方式设定所述监视区域。

根据本实施方式，根据检测到的回转角度，以排除下部行走体的方式设定所述监视区域，因此，能够防止下部行走体被判定为障碍物。

上述实施方式中，可包括：停止控制部，根据所述检测到的回转角度，判定因进行特定的动作而存在所述工程机械与障碍物碰撞的可能性的构成要素，并使所述判定的构成要素停止所述特定的动作。

根据本实施方式，判定因进行特定的动作而存在工程机械与障碍物碰撞的可能性的构成要素，并使判定的构成要素的特定的动作停止。因此，即便操作人员没有发觉障碍物，符合条件的构成要素的动作也会自动停止，从而能够使接触事故防患于未然。

上述实施方式中，所述物体检测部可以由照射红外线的三维测距传感器构成。

根据本实施方式，利用照射红外线的三维测距传感器来检测物体，因此，能够根据距离对比度来掌握工程机械周围的物体的形状。因此，可以不受温度或亮度影响地掌握物体的形状。

上述实施方式中，还可以包括显示部，其中，

所述物体检测部获取距离图像，该距离图像用与距离对应的对比度来表示所述工程机械周围的物体，

所述障碍物判定部使所述显示部显示障碍物图像，其中，所述障碍物图像是从所述获取的距离图像中除去了所述障碍物以外的部分之后的图像。

距离图像与可视图像不同，是具有与距离对应的对比度的图像，因此，即便将距离图像直接显示在显示部上，操作人员也难以辨别哪个物体是障碍物。

根据本实施方式，将仅表示障碍物的障碍物图像显示在显示部上，因此，无需从驾驶室出来，操作人员就能够立即知道存在何种障碍物。

上述实施方式中，可设置为，所述障碍物判定部，通过基于所述回转角度将所述物体检测部的检测区域的视角设定为排除了所述下部行走体的预先决定的视角，来变更所述监视区域。

进入物体检测部的检测范围内的下部行走体的区域虽然会随着回转角度的变化而变化，但根据下部行走体的形状及物体检测部的位置能够预先确定如何设定物体检测部的视角才能将下部行走体从检测区域除去。

根据本实施方式，基于回转角度，将物体检测部的视角预先设定为不让下部行走体进入的视角，因此能够防止下部行走体被判定为障碍物。

上述实施方式中，可设置为，所述物体检测部获取距离图像，该距离图像用与距离对应的对比度来表示所述工程机械周围的物体，

所述障碍物判定部，对所述距离图像设定监视区域，使基于所述回转角度预先决定的所述下部行走体的区域被排除。

进入物体检测部获取的距离图像内的下部行走体的区域虽然会随着回转角度的变化而变化，但该区域可根据下部行走体的形状及物体检测部的位置事先确定。

根据本实施方式，在距离图像中设定根据回转角度预先决定的下部行走体在距离图像中的区域，以排除被设定的区域的方式设定监视区域，因此能够防止下部行走体被判定为障碍物。

还可以设置为，所述监视区域包括设置在所述上部回转体左方的第一监视区域及设置在所述上部回转体右方的第二监视区域，

所述停止控制部，

在所述障碍物位于所述第一监视区域及所述第二监视区域的至少一个区域中时，

如果所述上部回转体与所述下部行走体朝着相同的方向，则仅使所述上部回转体的回转动作停止，

如果所述上部回转体与所述下部行走体没有朝着相同的方向，则使所述回转动作及所述下部行走体的行驶动作停止。

在障碍物位于第一监视区域或第二监视区域中时，在上部回转体与下部行走体朝着相同方向的情况（1）下，即使下部行走体向前方或后方行驶，工程机械与障碍物碰撞的可能性也很低，因此不需要使下部行走体的行驶动作停止。因此，本实施方式中，在情况（1）时，仅使上部回转体的回转动作停止。

另一方面，在障碍物位于第一监视区域或第二监视区域中时，在上部回转体与下部行走体不朝着相同方向的情况（2）下，上部回转体从下部行走体突出，因此，只要进行行驶动作及回转动作中的任一个，工程机械就有与障碍物碰撞的可能性。因此，本实施方法中，在情况（2）时，使上部回转体及下部行走体的动作都停止。

由此，本实施方式中，能够仅使与障碍物干扰的危险性较高的构成要素的动作停止，能够抑制过度的动作限制。

上述实施方式中，还可以设置为，所述监视区域还包括在所述上部回转体后方的第三监视区域，

所述停止控制部，在所述障碍物位于所述第三监视区域中时，如果所述上部回转体没有相对于所述下部行走体呈朝向侧面的姿势，则仅使所述行驶动作停止。

在障碍物位于第三监视区域中时，在上部回转体相对于下部行走体没有处在朝向侧面的姿势的情况下（3），若下部行走体进行行驶动作，则工程机械有与障碍物发生碰撞的可能性。然而，在情况（3）时，即使进行回转动作，工程机械与障碍物碰撞的可能性也很低。因此，本实施方式中，在情况（3）时，仅使下部行走体的行驶动作停止。

Claims (9)

1.一种障碍物检测装置，是工程机械的障碍物检测装置，所述工程机械包括下部行走体和可回转地安装在所述下部行走体的上部的上部回转体，所述障碍物检测装置的特征在于包括：

物体检测部，设置在所述上部回转体上，检测位于所述工程机械周围的物体的三维位置；

角度检测部，检测所述上部回转体相对于所述下部行走体的回转角度；以及

障碍物判定部，根据所述检测到的回转角度，以排除表示所述工程机械的构成要素的区域的方式在所述工程机械的周围设定监视区域，在所述物体检测部所检测到的物体位于所述设定的监视区域中时，将该物体判定为障碍物。

2.如权利要求1所述的障碍物检测装置，其特征在于：

所述障碍物判定部，根据所述检测到的回转角度，以排除所述下部行走体的方式设定所述监视区域。

3.如权利要求1或2所述的障碍物检测装置，其特征在于还包括：

停止控制部，根据所述检测到的回转角度，判定因进行特定的动作而存在所述工程机械与障碍物碰撞的可能性的构成要素，并使所述判定的构成要素停止所述特定的动作。

4.如权利要求1～3中任一项所述的障碍物检测装置，其特征在于：

所述物体检测部由照射红外线的三维测距传感器构成。

5.如权利要求1～4中任一项所述的障碍物检测装置，其特征在于还包括：

显示部，其中，

所述物体检测部获取距离图像，该距离图像用与距离对应的对比度来表示所述工程机械周围的物体，

所述障碍物判定部使所述显示部显示障碍物图像，其中，所述障碍物图像是从所述获取的距离图像中除去了所述障碍物以外的部分之后的图像。

6.如权利要求1～5中任一项所述的障碍物检测装置，其特征在于：

所述障碍物判定部，通过基于所述回转角度将所述物体检测部的检测区域的视角设定为排除了所述下部行走体的预先决定的视角，来变更所述监视区域。

7.如权利要求1～5中任一项所述的障碍物检测装置，其特征在于：

所述物体检测部获取距离图像，该距离图像用与距离对应的对比度来表示所述工程机械周围的物体，

所述障碍物判定部，对所述距离图像设定监视区域，使基于所述回转角度预先决定的所述下部行走体的区域被排除。

8.如权利要求3所述的障碍物检测装置，其特征在于：

所述监视区域包括设置在所述上部回转体左方的第一监视区域及设置在所述上部回转体右方的第二监视区域，

所述停止控制部，在所述障碍物位于所述第一监视区域及所述第二监视区域的至少一个区域中时，

如果所述上部回转体与所述下部行走体朝着相同的方向，则仅使所述上部回转体的回转动作停止，

如果所述上部回转体与所述下部行走体没有朝着相同的方向，则使所述回转动作及所述下部行走体的行驶动作停止。

9.如权利要求8所述的障碍物检测装置，其特征在于：

所述监视区域还包括在所述上部回转体后方的第三监视区域，

所述停止控制部，在所述障碍物位于所述第三监视区域中时，如果所述上部回转体没有相对于所述下部行走体呈朝向侧面的姿势，则仅使所述行驶动作停止。