CN114096716A - 作业机械的驾驶支援系统 - Google Patents

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Abstract

提供具有驾驶支援功能和作业支援功能的双方的作业机械的驾驶支援系统，其能够降低操作员等设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域时的麻烦感，并能够防止作业区域内的作业机械与物体的碰撞。作业机械的驾驶支援系统具有在预先设定的停止区域(40)内检测到物体的情况下使液压挖掘机(作业机械)(1)停止的驾驶支援功能、和防止液压挖掘机(作业机械)(1)脱离至预先设定的作业区域(51)外的作业支援功能，所述驾驶支援系统能够切换所述作业支援功能及所述驾驶支援功能双方的有效和无效，在所述作业支援功能为有效且设定有所述作业区域(51)的情况下，将所述驾驶支援功能设为有效并将所述作业区域(51)设定作为所述停止区域(40)。

Description

作业机械的驾驶支援系统
技术领域
本发明涉及作业机械的驾驶支援系统。
背景技术
在如液压挖掘机那样的具有作业机的作业机械中，已知驾驶支援功能，其为了预防作业机械与周边的作业者和障害物接触，检测作业机械周边的作业者和障害物，向操作员报告，或使作业机的动作减速停止(专利文献1)。
另外，在作业机械中还已知作业支援功能，其以使作业机不脱离预先设定的高度和深度、旋转角度等作业区域的方式控制作业机(专利文献2)。
通过使用这样的作业支援功能，能够防止作业机与电线和埋设物接触而造成破坏，有助于提高作业效率。另外，在限制了旋转方向区域的情况下，能够在道路的路侧等作业中防止作业机脱离道路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－257724号公报
专利文献2：日本特开平9－71965号公报
发明内容
但是，在对搭载有上述驾驶支援功能和作业支援功能双方的作业机械进行考虑的情况下，需要分别设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域(作业区域)，担心操作员等在设定区域时会感到麻烦。另外，在作业区域的内侧设定有驾驶支援功能的区域的情况和忘记将驾驶支援功能设为有效的情况下，有可能操作员会没有注意到侵入作业区域内的物体，而导致作业机械与物体碰撞。
本发明的目的为，提供作业机械的驾驶系统，其在具有驾驶支援功能和作业支援功能的双方的作业机械的驾驶支援系统中，能够降低操作员等设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域时的麻烦感，并能够防止作业区域内的作业机械与物体的碰撞。
为了解决上述课题，本发明的作业机械的驾驶支援系统具有驾驶支援功能和作业支援功能，该驾驶支援功能为，在基于对具有作业机的作业机械的周围的物体进行检测的检测装置的检测信息，而在预先设定的停止区域内检测到物体的情况下，使所述作业机械停止，该作业支援功能为，基于所述作业机械的姿势信息而防止所述作业机械脱离至预先设定的作业区域外，其特征在于，所述驾驶支援系统在设定有所述作业区域的情况下，将所述作业区域设定作为所述停止区域。
发明效果
根据本发明，能够降低操作员等设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域时的麻烦感，并能够防止作业区域内的作业机械与物体的碰撞。
上述以外的课题、构成以及效果通过以下的实施方式的说明而变得明确。
附图说明
图1是第1实施方式的液压挖掘机的侧视图。
图2是第1实施方式的液压挖掘机的俯视图。
图3是表示第1实施方式的液压挖掘机的系统构成的图。
图4是表示液压挖掘机的姿势信息的侧视图。
图5是表示液压挖掘机的姿势信息的俯视图。
图6是表示驾驶支援功能的各区域的图。
图7是表示驾驶支援功能的各区域中的报告音量的表。
图8是表示驾驶支援功能的液压挖掘机与检测物之间的距离跟液压挖掘机的减速系数之间的关系的图。
图9是表示驾驶支援功能的构成的框图。
图10是驾驶支援功能的流程图。
图11是表示作业支援功能的车身水平方向上的作业区域的图。
图12是表示作业支援功能的车身垂直方向上的作业区域的图。
图13是表示作业支援功能的作业区域的设定画面的图。
图14是表示作业支援功能的控制点与作业区域外缘之间的距离的图。
图15是表示作业支援功能的液压挖掘机的减速系数的图。
图16是表示作业支援功能的构成的框图。
图17是作业支援功能的流程图。
图18是表示第1实施方式的驾驶支援功能的各区域的图。
图19是表示第1实施方式的驾驶支援功能的构成的框图。
图20是表示第2实施方式的施工现场的图。
图21是表示第2实施方式的液压挖掘机的系统构成的图。
图22是表示第2实施方式的驾驶支援功能的区域(之一)的图。
图23是表示第2实施方式的驾驶支援功能的区域(之二)的图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。各图中，有时针对具有同一功能的部分标注同一附图标记并省略重复说明。此外，本实施方式作为作业机械的一例而举例说明液压挖掘机，但只要是能够同时搭载驾驶支援功能和作业支援功能，则不限于液压挖掘机，当然能够适用于轮式装载机和吊车、推土机、翻斗车、道路机械等的全部作业机械。
[第1实施方式]
图1是表示作为第1实施方式的作业机械的一例的液压挖掘机1的侧视图。液压挖掘机1具有驱动分别设于左右侧部的履带而行驶的行驶体2、和行驶体2上能够旋转地设置的旋转体3。
旋转体3具有驾驶室4、机械室5、配重6。驾驶室4设于旋转体3的前部的左侧部。机械室5设于驾驶室4的后方。配重6设于机械室5的后方、即旋转体3的后端。
另外，旋转体3装备有作业机7。作业机7在驾驶室4的右侧方设于旋转体3的前部的中央。作业机7具有动臂8、斗杆9、铲斗10、动臂液压缸11、斗杆液压缸12和铲斗液压缸13。动臂8的基端部经由动臂销能够转动地安装于旋转体3的前部。斗杆9的基端部经由斗杆销能够转动地安装于动臂8的顶端部。铲斗10的基端部经由铲斗销能够转动地安装于斗杆9的顶端部。另外，动臂液压缸11、斗杆液压缸12和铲斗液压缸13分别是由工作油驱动的液压缸。动臂液压缸11驱动动臂8。斗杆液压缸12驱动斗杆9。铲斗液压缸13驱动铲斗10。由此，能够在施工现场进行挖掘作业和装载作业等。
在旋转体3的中央设置有旋转马达14，通过驱动旋转马达14，能够使旋转体3相对于行驶体2旋转。
另外，在行驶体2设置有左行驶马达15a和右行驶马达15b，通过驱动左行驶马达15a和右行驶马达15b，能够驱动左右履带而行驶。
以下，有时将动臂驱动用的动臂液压缸11、斗杆驱动用的斗杆液压缸12、铲斗驱动用的铲斗液压缸13、旋转动作用的旋转马达14、行驶动作用的左行驶马达15a和右行驶马达15b称为液压挖掘机1的执行机构。另外，有时将行驶体2和旋转体3整体称为液压挖掘机1的车身。
在机械室5的内部设置有液压泵16和发动机(原动机)17(参照图3)。
在驾驶室4的内部安装有车身倾斜传感器18，在动臂8安装有动臂倾斜传感器19，在斗杆9安装有斗杆倾斜传感器20，在铲斗10安装有铲斗倾斜传感器21。例如，车身倾斜传感器18、动臂倾斜传感器19、斗杆倾斜传感器20、铲斗倾斜传感器21是IMU(InertialMeasurement Unit)，车身倾斜传感器18测量车身的对地角度，动臂倾斜传感器19测量动臂8的对地角度，斗杆倾斜传感器20测量斗杆9的对地角度，铲斗倾斜传感器21测量铲斗10的对地角度。另外，在旋转体3的后方部的左右安装有第一GNSS天线23和第二GNSS天线24。通过从第一GNSS天线23和第二GNSS天线24取得的信号能够获取车身的位置信息。
图2是液压挖掘机1的俯视图。在旋转体3安装有旋转角传感器22。通过旋转角传感器22的信号能够计算旋转体3相对于行驶体2的相对角。旋转角传感器22、GNSS天线(23、24)、倾斜传感器(18、19、20、21)构成液压挖掘机1的姿势传感器30(图3)。通过从由该旋转角传感器22等构成的姿势传感器30取得的信号，能够获取车身的姿势信息(随后说明)。
另外，在旋转体3安装有检测装置25。检测装置25检测液压挖掘机1周围的物体(障害物)。在本例中，设置有检测前方障害物的前方检测装置25a、检测右侧方障害物的右侧方检测装置25b、检测后方障害物的后方检测装置25c、检测左侧方障害物的左侧方检测装置25d的四个检测装置25。另外，图2中的26(26a、26b、26c、26d)表示各个检测装置25(25a、25b、25c、25d)的检测范围。
检测装置25例如是立体摄像头，能够计算液压挖掘机1与障害物(检测物)之间的距离。另外，检测装置25只要是毫米波雷达和激光雷达，使用磁场的装置等能够测量检测物的距离的装置，可以为任何装置。
图3表示液压挖掘机1的系统构成图。
在液压挖掘机1中，从由发动机17驱动的液压泵16排出的工作油向执行机构(11、12、13、14、15a、15b)供给进行驱动。向执行机构供给的油的量和方向能够通过驱动流量控制阀单元33内的流量控制阀来控制。
例如旋转流量控制阀34是控制向旋转马达14供给的油的量的流量控制阀。当旋转流量控制阀34向图中左侧移动时，以使旋转马达14左旋转的方式供给油。旋转马达14的旋转速度能够由旋转流量控制阀34的移动量来控制。另外，当旋转流量控制阀34向图中右侧移动时，以使旋转马达14右旋转的方式供给油。
旋转流量控制阀34的控制通过控制电磁比例减压阀单元35内的电磁比例减压阀来进行。电磁比例减压阀根据来自控制器27的指令对从先导泵37供给的油进行减压并向流量控制阀供给。
例如当驱动旋转左电磁比例减压阀36a时，以使旋转流量控制阀34向图中左侧移动的方式供给液压油，当驱动旋转右电磁比例减压阀36b时，以使旋转流量控制阀34向图中右侧移动的方式供给液压油。
虽省略图示，但控制器27作为包括如下部分的计算机而构成，这些部分包括：进行各种运算的CPU(Central Processing Unit)；存储用于执行基于CPU的运算的程序的ROM(Read Only Memory)和HDD(Hard Disk Drive)等存储装置；成为CPU执行程序时的作业区域的RAM(Random Access Memory)等。控制器27的各功能通过CPU将存储装置内存储的各种程序下载至RAM并执行而实现。
控制器27根据来自操作杆32的信号、来自显示器31的信号、来自检测装置25的信号(检测信息)、来自由旋转角传感器22等构成的姿势传感器30的信号(姿势信息)、和来自开关29的信号，而运算针对电磁比例减压阀单元35、液压泵16和蜂鸣器28的控制信号并输出。
操作杆32、显示器31、开关29分别设置在驾驶室4的内部并能够供操作员等操作。操作杆32向控制器27指示相对于各执行机构(11、12、13、14、15a、15b)的操作量。显示器31使用于作业支援功能的作业区域的设定、驾驶支援功能的停止区域、减速区域和报告区域的设定、和切换驾驶支援功能的有效和无效。也就是说，显示器31在本实施方式中作为切换驾驶支援功能的有效和无效的切换装置而发挥作用。开关29使用于切换作业支援功能的有效和无效。也就是说，开关29在本实施方式中作为切换作业支援功能的有效和无效的切换装置而发挥作用。蜂鸣器(报告装置)28使用于在检测装置25检测到障害物的情况下通过声音(报告音)向操作员等报告。
图4是表示液压挖掘机1的姿势信息的侧视图。液压挖掘机1的位置信息(也称为车身位置)P0能够根据第一GNSS天线23和第二GNSS天线24的信息而求出。
另外，如图4所示，从液压挖掘机1的位置信息P0至动臂销P1的距离为L0，车身上方与动臂销P1方向所呈的角为θ0。另外，动臂8的长度、即从动臂销P1至斗杆销P2的长度为L1。另外，斗杆9的长度、即从斗杆销P2至铲斗销P3的长度为L2。另外，铲斗10的长度、即从铲斗销P3至铲斗顶端P4的长度为L3。另外，相对于地球坐标系的车身倾斜、即车身垂直方向相对于水平面垂直方向所呈的角度为θ4。以下称为车身前后倾斜θ4。将动臂销P1和斗杆销P2连结的线段与车身垂直方向所呈的角度为θ1。以下称为动臂角度θ1。将斗杆销P2和铲斗销P3连接的线段与由动臂销P1和斗杆销P2构成的直线所呈的角度为θ2。以下称为斗杆角度θ2。将铲斗销P3和铲斗顶端P4连结的线段与由斗杆销P2和铲斗销P3构成的直线所呈的角度为θ3。以下称为铲斗角度θ3。
例如，可能会成为作业支援功能的控制对象的点、即铲斗顶端P4相对于车身位置P0的坐标能够通过三角函数根据车身位置P0与动臂销P1之间的距离L0、车身位置P0与动臂销P1所呈的角θ0、车身前后倾斜θ4、动臂长度L1、动臂角度θ1、斗杆长度L2、斗杆角度θ2、铲斗长度L3、铲斗角度θ3而求出。
另外，其他的控制点，例如斗杆液压缸12的活塞杆侧的销P5的坐标能够在上述的尺寸的基础上，使用斗杆销P2与斗杆液压缸12的活塞杆侧的销P5之间的距离L5、和从动臂销P1向斗杆销P2的方向与从斗杆销P2向斗杆液压缸12的活塞杆侧的销P5的方向所呈的角θ5通过三角函数而求出。
上述的液压挖掘机1的角度信息、即车身前后倾斜θ4、动臂角度θ1、斗杆角度θ2、铲斗角度θ3等能够根据车身倾斜传感器18、动臂倾斜传感器19、斗杆倾斜传感器20、铲斗倾斜传感器21的信息等求出。
图5是表示液压挖掘机1的姿势信息的俯视图。相对于行驶体2的中心位置而将前进方向设为x，将左右方向设为y。液压挖掘机1的旋转角θsw是液压挖掘机1的作业机7的方向相对于x方向所呈的角，将逆时针转动设为正。
例如，车身坐标中的铲斗顶端(爪尖位置)P4的坐标能够由车身位置P0与铲斗顶端P4之间的距离L和旋转角θsw的三角函数而求出。车身位置P0与铲斗顶端P4之间的距离L能够通过使用上述的液压挖掘机1的姿势信息的三角函数而计算。旋转角θsw能够根据旋转角传感器22的信息等求出。
这样地，通过由旋转角传感器22、GNSS天线(23、24)、倾斜传感器(18、19、20、21)构成的姿势传感器30所求出的信息(具体地，控制点位置信息)作为车身的姿势信息向控制器27输入。
(驾驶支援功能)
参照图6至图10来概略说明液压挖掘机1的控制器27所具有的驾驶支援功能。驾驶支援功能基本基于来自检测液压挖掘机1周围的物体(障害物)的检测装置25的检测信息而动作。
图6是表示驾驶支援功能的各区域的图。图6的由四边形框围绕的区域38是报告区域，在该区域38内检测到检测物的情况下，从蜂鸣器28向操作员等发出报告音。
由点划线划分的区域39是减速区域，在该区域39内检测到检测物的情况下，使液压挖掘机1的动作减速，并且从蜂鸣器28发出报告音。
由斜线划分的区域40是停止区域，在该区域40内检测到检测物的情况下，使液压挖掘机1的动作停止，并且从蜂鸣器28发出报告音。
在图6所示的例中，减速区域39处于报告区域38的内侧，停止区域40处于减速区域39的内侧。换言之，减速区域39处于停止区域40的外侧，报告区域38处于减速区域39的外侧。然而，驾驶支援功能的各区域的位置能够任意设定。另外，驾驶支援功能的各区域的形状可以不是矩形，能够任意设定。
另外，驾驶支援功能的各区域相对于行驶体2的坐标P0是固定的，即便液压挖掘机1进行旋转动作，各区域也不会移动。在液压挖掘机1进行行驶动作的情况下，伴随液压挖掘机1的移动，驾驶支援功能的各区域也同时移动。此外，驾驶支援功能的各区域也可以相对于地球坐标进行定义，在该情况下，在液压挖掘机1进行行驶动作的情况下也不会移动。
图7是表示在驾驶支援功能的各区域内检测到物体的情况与蜂鸣器28的报告音量之间的关系的表。在报告区域38的外侧检测到物体的情况下，没有来自蜂鸣器28的报告，在报告区域38的内侧检测到物体的情况下，从蜂鸣器28以小音量报告。另外，在减速区域39的内侧检测到物体的情况下，从蜂鸣器28以中音量报告，在停止区域40的内侧检测到物体的情况下，从蜂鸣器28以大音量报告。通过这样做，操作员等能够直观理解检测物(被检测到的物体)处于哪个位置。
图8是表示驾驶支援功能的液压挖掘机1与检测物之间的距离跟液压挖掘机1的减速系数之间的关系的图。在减速区域以及停止区域的内侧检测到物体的情况下，根据液压挖掘机1与检测物之间的距离来减小减速系数，由此能够防止液压挖掘机1与检测物接触。在此，减速系数是指，使由操作杆32的操作量决定的执行机构的要求速度以何种程度减速的程度，执行机构的限制速度通过要求速度与减速系数之积求出。例如，在减速系数为1的情况下，不限制执行机构的要求速度，在减速系数为0的情况下，使限制速度成为0，停止执行机构的动作。
图9是表示驾驶支援功能的构成的框图。控制器27内部的驾驶支援功能由减速系数运算部41、要求速度运算部42、限制速度运算部43和流量控制阀控制部44构成。
减速系数运算部41基于来自检测装置25的检测信息、和由显示器31设定的驾驶支援区域信息(驾驶支援功能的各区域的设定信息)来运算减速系数(参照图8)。要求速度运算部42基于来自操作杆32的操作信号(操作量)来运算各执行机构的要求速度。限制速度运算部43根据减速系数运算部41输出的减速系数、要求速度运算部42输出的要求速度、和由显示器31设定的驾驶支援有效无效状态(驾驶支援功能的有效无效的状态)来运算各执行机构的限制速度并输出。限制速度运算部43在驾驶支援功能为有效的情况下，通过将要求速度运算部42输出的各执行机构的要求速度与减速系数运算部41输出的减速系数相乘而将其作为各执行机构的限制速度。另外，限制速度运算部43在驾驶支援功能为无效的情况下，将要求速度运算部42输出的各执行机构的要求速度直接作为限制速度输出。流量控制阀控制部44基于限制速度运算部43输出的限制速度来运算各执行机构的流量控制阀的控制量，向与各执行机构对应的电磁比例减压阀输出控制指令。
通过这样的构成，控制器27的驾驶支援功能基于来自检测装置25的检测信息，能够在预先设定的驾驶支援功能的各区域内检测到物体的情况下，以使液压挖掘机1的动作减速或停止的方式控制各执行机构。
图10是驾驶支援功能的流程图。在步骤S101中判断是否具有来自检测装置25的输出。在步骤S101的结果为否的情况下，驾驶支援功能不起任何作用而结束。在步骤S101的结果为是的情况下，向步骤S102的处理前进，在步骤S102中判断检测物是否处于报告区域内。在步骤S102的结果为否的情况下，驾驶支援功能不起任何作用而结束。在步骤S102的结果为是的情况下，向步骤S103的处理前进，在步骤S103中判断检测物是否处于减速区域内。在步骤S103的结果为否的情况下，向步骤S104的处理前进，在步骤S104中基于来自显示器31的输出判断驾驶支援功能是否有效。在步骤S104的判断为否的情况下，驾驶支援功能不起任何作用而结束。在步骤S104的判断为是的情况下，向步骤S105的处理前进，在步骤S105中由报告区域的设定音量(图7)从蜂鸣器28输出报告音并结束。
在步骤S103的结果为是的情况下，向步骤S106的处理前进，在步骤S106中判断检测物是否处于停止区域内。在步骤S106的结果为否的情况下，向步骤S107的处理前进，在步骤S107中根据检测物的位置来计算执行机构的减速系数。接着，在步骤S108中基于来自显示器31的输出来判断驾驶支援功能是否有效。在步骤S108的判断为否的情况下，向步骤S109的处理前进，在步骤S109中，将执行机构的要求速度直接作为执行机构的限制速度，向与执行机构对应的电磁比例减压阀输出控制指令并结束。即，在步骤S109中，驾驶支援功能不起任何作用而结束。在步骤S108的判断为是的情况下，向步骤S110的处理前进，在步骤S110中根据执行机构的减速系数和执行机构的要求速度来计算执行机构的限制速度，向与执行机构对应的电磁比例减压阀输出控制指令。接着，在步骤S111中，通过减速区域内的报告音量(图7)从蜂鸣器28输出报告音并结束。
在步骤S106的结果为是的情况下，向步骤S112的处理前进，在步骤S112中计算执行机构的减速系数(在此为0)。接着，在步骤S113中基于来自显示器31的输出来判断驾驶支援功能是否有效。在步骤S113的判断为否的情况下，向步骤S114的处理前进，在步骤S114中，将执行机构的要求速度直接作为执行机构的限制速度，向与执行机构对应的电磁比例减压阀输出控制指令并结束。即，在步骤S114中，驾驶支援功能不起任何作用而结束。在步骤S113的判断为是的情况下，向步骤S115的处理前进，在步骤S115中，根据执行机构的减速系数和执行机构的要求速度来计算执行机构的限制速度，向与执行机构对应的电磁比例减压阀输出控制指令。最后，向步骤S116前进，在步骤S116中，通过停止区域内的报告音量(图7)从蜂鸣器28输出报告音并结束。
(作业支援功能)
参照图11至图17来概略说明液压挖掘机1的控制器27所具有的作业支援功能。驾驶支援功能基本上基于来自由旋转角传感器22等构成的姿势传感器30的液压挖掘机1的姿势信息而动作。
图11是表示作业支援功能的车身水平方向上的作业区域的图。以车身位置P0为中心，由前方作业区域45、右侧方作业区域46、后方作业区域47和左侧方作业区域48所包围的斜线区域51是作业区域。以使作业机械的控制点不脱离至作业区域51的外方的方式控制执行机构。另外，由于以车身位置P0为中心，所以在液压挖掘机1进行行驶动作的情况下，伴随液压挖掘机1的移动，作业区域也移动。作业区域也可以通过地球坐标来定义，在该情况下，即使在液压挖掘机1通过行驶动作而移动的情况下，作业区域也不移动。
图12是表示作业支援功能的车身垂直方向上的作业区域的图。以车身位置P0为中心，处于上方作业区域49和下方作业区域50的内侧的斜线区域51为作业区域。
图13是表示作业支援功能的作业区域的设定画面的图。例如在处于液压挖掘机1的驾驶室4内的显示器31上显示如图13那样的画面。在显示器31中，能够分别设定并输入右侧方作业区域46、左侧方作业区域48、前方作业区域45、后方作业区域47、上方作业区域49和下方作业区域50各自离车身位置P0的距离。另外，在没有输入值的情况下，设定区域为无限远，在没有值输入的方向上，不进行控制。
此外，作业支援功能的作业区域的形状可以不是矩形，能够任意设定，作业支援功能的作业区域的设定方法也不限于图示例。
图14是表示作业支援功能的控制点与作业区域外缘之间的距离的图。图15是表示作业支援功能的液压挖掘机的减速系数的图。如图14所示，例如考虑了铲斗顶端P4接近下方作业区域50的情况。此时，铲斗顶端P4的坐标通过上述的液压挖掘机1的姿势信息的三角函数而计算。铲斗顶端P4的z坐标与下方作业区域50的设定距离之差为铲斗顶端P4与下方作业区域50之间的距离D。如图15所示，计算与距离D的值相应地使接近作业区域的速度减速的减速系数，通过乘以减速系数后的限制速度来驱动执行机构，由此能够防止作为控制点的铲斗顶端P4从作业区域脱离。另外，例如，相对于上方作业区域49，斗杆液压缸12的活塞杆侧的销P5成为控制点，通过与铲斗顶端P4的情况同样的计算，能够防止作为控制点的销P5从作业区域脱离。另外，在同时限制多个控制点的动作的情况下，按照限制速度较小的一方来控制执行机构。
此外，用于执行机构控制的作业机械的控制点可以由操作员等预先设定，也可以基于液压挖掘机1的姿势信息等由控制器27运算设定。作为控制点，除了上述点之外，还可以能够想到旋转体3的后端、铲斗10的背面、能够由控制器27运算的液压挖掘机1整体的端部等。
图16是表示作业支援功能的构成的框图。关于作业支援功能，控制器27由距离运算部52、减速系数运算部41、要求速度运算部42、限制速度运算部43和流量控制阀控制部44构成。
要求速度运算部42基于从操作杆32输出的操作信号(操作量)来运算各执行机构的要求速度。距离运算部52根据从姿势传感器30获得的控制点位置信息、由显示器31设定的作业区域信息(作业区域的设定信息)、和从要求速度运算部42输出的要求速度，来运算控制点与作业区域外缘之间的距离。在此，要求速度使用于计算控制点的移动方向，运算与处于控制点的移动方向上的作业区域外缘之间的距离。减速系数运算部41基于从距离运算部52输出的距离来运算执行机构的减速系数(参照图15)。限制速度运算部43基于从减速系数运算部41输出的减速系数、从要求速度运算部42输出的要求速度、和来自开关29的输出、即作业支援有效无效状态来运算各执行机构的限制速度并输出。限制速度运算部43在作业支援功能为有效的情况下，通过将要求速度运算部42输出的各执行机构的要求速度与减速系数运算部41输出的减速系数相乘并作为各执行机构的限制速度。另外，限制速度运算部43在作业支援功能为无效的情况下，将要求速度运算部42输出的各执行机构的要求速度直接作为限制速度输出。流量控制阀控制部44基于从限制速度运算部43输出的限制速度来运算与各执行机构对应的流量控制阀的控制量，向与各执行机构对应的电磁比例减压阀输出控制指令。
通过这样的构成，控制器27的作业支援功能基于液压挖掘机1的姿势信息(控制点位置信息)，能够以防止液压挖掘机1的控制点脱离至预先设定的作业支援功能的作业区域外的方式控制各执行机构。
图17是作业支援功能的流程图。在步骤S201中获取控制点位置信息。在步骤S202中获取作业区域信息。在步骤S203中获取来自操作杆32的操作信号(操作量)。在步骤S204中基于操作信号(操作量)计算各执行机构的要求速度。在步骤S205中计算控制点与要求速度方向上的作业区域外缘之间的距离。在步骤S206中基于计算出的距离来计算执行机构的减速系数。在步骤S207中基于来自开关29的输出来判断作业支援功能是否有效。在步骤S207的判断为是的情况下，向步骤S208的处理前进，在步骤S208中，根据执行机构的减速系数和执行机构的要求速度来计算执行机构的限制速度并输出。在步骤S207的判断为否的情况下，向步骤S209的处理前进，在步骤S209中，将执行机构的要求速度直接作为执行机构的限制速度输出。最后，在步骤S210中，基于输出的速度来计算与执行机构对应的电磁比例减压阀的控制指令并输出。
(第1实施方式的驾驶支援功能的特征构成)
参照图18、图19来说明液压挖掘机1的控制器27所具有的驾驶支援功能的特征构成。在个别地搭载了驾驶支援功能和作业支援功能的情况下，虽然各功能如上述那样地动作，但在液压挖掘机1的控制器27同时搭载有驾驶支援功能和作业支援功能的双方的情况下，能够降低操作员等设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域时的麻烦感，并且能够防止作业区域内的作业机械与物体的碰撞，由此附加了以下的构成以及动作。
图18是表示第1实施方式的驾驶支援功能的各区域的图。在图18的左图中，由四边形包围的区域40是由显示器31设定的驾驶支援功能的停止区域，由四边形包围的区域51是随后想要由显示器31设定的作业支援功能的作业区域。
在经由开关29使作业支援功能为有效且经由显示器31设定了作业区域51的情况下，设定为，停止区域40从左图的区域扩张为右图的斜线区域，作业区域51与停止区域40重叠。换言之，将经由显示器31设定的作业区域51设定作为停止区域40。还换言之，与经由显示器31设定的作业区域51配合地设定(扩张)停止区域40。此时，若驾驶支援功能为无效，则将驾驶支援功能(自动地)设为有效，将驾驶支援功能的停止区域40作为有效的区域，如上述那样地，以使作业区域51与停止区域40重叠的方式，换言之，将作业区域51设定作为停止区域40。另外，在设定了驾驶支援功能的报告区域38和减速区域39的情况下，进一步设定在上述那样设定(扩张)的停止区域40的外侧。
图19是表示第1实施方式的驾驶支援功能的构成的框图。关于驾驶支援功能的区域设定，控制器27由作业区域决定部53、驾驶支援有效无效判断部54和驾驶支援区域决定部55构成。
作业区域决定部53根据由显示器31设定的作业区域输入、和作为开关29的输入信息的作业支援有效无效输入来设定作业区域。作业区域决定部53在作业支援功能为有效的情况下，将由显示器31设定的作业区域输入作为作业区域信息而输出。驾驶支援有效无效判断部54基于由显示器31设定的驾驶支援有效无效输入(驾驶支援功能的有效无效设定)和从作业区域决定部53输出的作业区域信息来切换驾驶支援功能的有效和无效。具体地，驾驶支援有效无效判断部54即便驾驶支援功能的设定为无效，但在具有来自作业区域决定部53的输出的情况下，仍将驾驶支援功能设为有效并输出。驾驶支援有效无效判断部54在没有来自作业区域决定部53的输出的情况下，直接输出由显示器31设定的驾驶支援功能的设定。驾驶支援区域决定部55根据来自显示器31的驾驶支援区域输入(驾驶支援功能的各区域的设定信息)、从作业区域决定部53输出的作业区域信息、和从驾驶支援有效无效判断部54输出的驾驶支援有效无效状态，如使用图18等说明那样地运算驾驶支援功能的各区域并输出。
从驾驶支援区域决定部55输出的驾驶支援区域信息和从驾驶支援有效无效判断部54输出的驾驶支援有效无效状态用于基于图9等说明的驾驶支援功能的运算处理。从作业区域决定部53输出的作业区域信息用于基于图16等说明的作业支援功能的运算处理。
此外，在上述实施方式中，具有作为切换驾驶支援功能的有效和无效的切换装置的显示器31，能够切换驾驶支援功能的有效和无效，并具有作为切换作业支援功能的有效和无效的切换装置的开关29，能够切换作业支援功能的有效和无效，在这样的情况下，控制器27(的驾驶支援功能)在作业支援功能为有效且设定有作业区域51的情况下，(即便驾驶支援功能为无效)将驾驶支援功能设为有效，将作业区域51设定作为停止区域40。
然而，例如，在无法切换作业支援功能的有效和无效的情况下，也可以为，控制器27(的驾驶支援功能)在设定有作业区域51的情况下，(即便驾驶支援功能为无效)将驾驶支援功能设为有效，将作业区域51设定作为停止区域40。另外，例如，在无法切换驾驶支援功能以及作业支援功能的双方的有效和无效的情况下，也可以为，控制器27(的驾驶支援功能)在设定有作业区域51的情况下，将作业区域51设定作为停止区域40。
(效果)
如以上说明那样，在第1实施方式中，作业机械的驾驶支援系统具有驾驶支援功能和作业支援功能，该驾驶支援功能为，在基于对具有作业机7的液压挖掘机(作业机械)1的周围的物体进行检测的检测装置25的检测信息，而在预先设定的停止区域40内检测到物体的情况下，使所述液压挖掘机(作业机械)1停止，该作业支援功能为，基于所述液压挖掘机(作业机械)1的姿势信息而防止所述液压挖掘机(作业机械)1脱离至预先设定的作业区域51外，其中，所述驾驶支援系统能够切换所述作业支援功能以及所述驾驶支援功能的双方的有效和无效，并在所述作业支援功能为有效且设定有所述作业区域51的情况下，将所述作业区域51设定作为所述停止区域40。
另外，所述驾驶支援系统在所述停止区域40的外侧设定减速区域39，在基于所述检测装置25的检测信息在所述减速区域39内检测到物体的情况下，使所述液压挖掘机(作业机械)1减速。
另外，所述驾驶支援系统在所述停止区域40的外侧设定报告区域38，在基于所述检测装置25的检测信息在所述报告区域38内检测到物体的情况下，从配设于所述驾驶支援系统的蜂鸣器(报告装置)28发出报告。
根据第1实施方式，在设定了作业区域51的情况下，将作业区域51设定作为停止区域40，因此，在具有驾驶支援功能和作业支援功能的双方的作业机械的驾驶支援系统中，能够降低操作员等设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域(尤其，驾驶支援功能的区域)时的麻烦感，并且能够防止作业区域内的作业机械与物体的碰撞。
[第2实施方式]
图20是表示第2实施方式的施工现场的图。在第1实施方式中构成为，关联装置基本上搭载于液压挖掘机1。但是，也可以构成为，将关联装置的一部分设置在液压挖掘机外。
例如，改变第1实施方式的液压挖掘机1的构成，液压挖掘机1也可以为，作为来自设置在车身外的检测装置58的输出而经由与服务器56的通信来受理车身周围的作业员59的位置信息(检测信息)。另外，液压挖掘机1也可以为，作为来自设置在车身外的检测装置(未图示)的输出而经由与服务器56的通信而受理该液压挖掘机1的位置信息和姿势信息。另外，液压挖掘机1的作业支援功能的有效和无效也可以为，不经由开关29而经由服务器56从车身外设定。另外，液压挖掘机1的作业支援功能的作业区域或驾驶支援功能的各区域、或者液压挖掘机1的驾驶支援功能的有效和无效也可以为，不经由显示器31而经由服务器56从车身外设定。另外，液压挖掘机1也可以为，不经由设置在驾驶室4的内部的操作杆32，而经由服务器56从车身外(管制塔和操纵室)远程操纵。另外，也可以为，服务器56基于作业支援功能的作业区域或驾驶支援功能的各区域和物体的检测信息来运算报告指令以及电磁比例减压阀的控制指令等并向液压挖掘机1发送。另外，在报告区域38内检测到作业员59和翻斗卡车60的情况下，也可以为，从作业员59所装配的报告装置(未图示)和设置于现场的报告装置57、处于翻斗卡车60内的报告装置(未图示)进行用于告知侵入报告区域38的报告。另外，也可以为，液压挖掘机1和检测装置58或其他装置不经由服务器56，而是直接通信。
图21是表示第2实施方式的液压挖掘机的系统构成的图。在第1实施方式的系统构成的基础上，追加具有通信装置61，控制器27经由通信装置61与上述的外部传感器和服务器56进行信息的收发。
图22以及图23是表示第2实施方式的驾驶支援功能的区域的图。在图22以及图23中，四边形包围的区域62是检测装置58能够检测的范围(区域)，四边形包围的区域51是随后想要设定的作业区域。本实施方式中，在如图22的左图那样地将与能够检测范围62相比靠外侧的区域设定作为作业区域51的情况下，在能够检测范围62外无法检测物体，由此如图22的右图那样地作业区域51缩小至能够检测范围62。另外，在如图23的左图那样地将包括与能够检测范围62相比靠外侧的区域在内的区域设定作为作业区域51的情况下，在能够检测范围62外无法检测物体，由此如图23的右图那样地，作业区域51缩小至与能够检测范围62重叠的区域。换言之，在将包括检测装置58的能够检测范围62外在内的区域设定作为作业区域51的情况下，将同时满足能够检测范围62和作为作业区域51而设定的区域的双方的区域设定作为作业区域51。另外，如已经说明那样，若设定有作业区域51，则驾驶支援功能为有效，停止区域40设定为与作业区域51和能够检测范围62相同的区域。另外，在该情况下，即使设定有减速区域39和报告区域38，这些区域也处于能够检测范围62的外侧，因此减速区域39和报告区域38的各区域未被设定。
根据第2实施方式，与第1实施方式同样地，在具有驾驶支援功能和作业支援功能的双方的作业机械的驾驶支援系统中，能够降低操作员等设定驾驶支援功能的区域和作业支援功能的区域(尤其，驾驶支援功能的区域)时的麻烦感，并且能够防止作业区域内的作业机械与物体的碰撞。
另外，所述驾驶支援系统在将包括所述检测装置58的能够检测范围62外在内的区域设定作为所述作业区域51的情况下，将同时满足所述能够检测范围62和作为所述作业区域51而设定的区域的双方的区域设定作为作业区域51。由此，能够设定恰当的作业区域51和停止区域40。
此外，本发明并不限于上述实施方式，包括各种变形方式。为了易于理解地说明本发明，而详细说明了上述实施方式，但并不限定于必须包括所说明的全部构成。
另外，上述实施方式的控制器的各功能也可以为，使其一部分或全部例如通过设计集成电路而由硬件实现。另外，也可以为，处理器通过解读并执行实现各个功能的程序而由软件实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息除了控制器内的存储装置之外，还能够置于硬盘、SSD(Solid State Drive)等存储装置、或IC卡、SD卡、DVD等存储介质。
附图标记说明
1 液压挖掘机(作业机械)
2 行驶体
3 旋转体
4 驾驶室
5 机械室
6 配重
7 作业机
8 动臂
9 斗杆
10 铲斗
11 动臂液压缸
12 斗杆液压缸
13 铲斗液压缸
14 旋转马达
15a 左行驶马达
15b 右行驶马达
16 液压泵
17 发动机(原动机)
18 车身倾斜传感器
19 动臂倾斜传感器
20 斗杆倾斜传感器
21 铲斗倾斜传感器
22 旋转角传感器
23 第一GNSS天线
24 第二GNSS天线
25 检测装置
25a 前方检测装置
25b 右侧方检测装置
25c 后方检测装置
25d 左侧方检测装置
26 检测范围
26a 前方检测范围
26b 右侧方检测范围
26c 后方检测范围
26d 左侧方检测范围
27 控制器
28 蜂鸣器(报告装置)
29 开关
30 姿势传感器
31 显示器
32 操作杆
33 流量控制阀单元
34 旋转流量控制阀
35 电磁比例减压阀单元
36a 旋转左电磁比例减压阀
36b 旋转右电磁比例减压阀
37 先导泵
38 报告区域
39 减速区域
40 停止区域
41 减速系数运算部
42 要求速度运算部
43 限制速度运算部
44 流量控制阀控制部
45 前方作业区域
46 右侧方作业区域
47 后方作业区域
48 左侧方作业区域
49 上方作业区域
50 下方作业区域
51 作业区域
52 距离运算部
53 作业区域决定部
54 驾驶支援有效无效判断部
55 驾驶支援区域决定部
56 服务器
57 报告装置(现场设置用)
58 检测装置(现场设置用)
59 作业员
60 翻斗卡车
61 通信装置
62 能够检测范围。

Claims (6)

1.一种作业机械的驾驶支援系统，其具有驾驶支援功能和作业支援功能，该驾驶支援功能为，在基于对具有作业机的作业机械的周围的物体进行检测的检测装置的检测信息，而在预先设定的停止区域内检测到物体的情况下，使所述作业机械停止，该作业支援功能为，基于所述作业机械的姿势信息而防止所述作业机械脱离至预先设定的作业区域外，其特征在于，
所述驾驶支援系统在设定有所述作业区域的情况下，将所述作业区域设定为所述停止区域。
2.根据权利要求1所述的作业机械的驾驶支援系统，其特征在于，
所述驾驶支援系统能够切换所述驾驶支援功能的有效和无效，在设定有所述作业区域的情况下，将所述驾驶支援功能设为有效，并将所述作业区域设定为所述停止区域。
3.根据权利要求1所述的作业机械的驾驶支援系统，其特征在于，
所述驾驶支援系统能够切换所述作业支援功能以及所述驾驶支援功能的双方的有效和无效，在所述作业支援功能为有效、且设定有所述作业区域的情况下，将所述驾驶支援功能设为有效，并将所述作业区域设定为所述停止区域。
4.根据权利要求1所述的作业机械的驾驶支援系统，其特征在于，
所述驾驶支援系统在所述停止区域的外侧设定减速区域，在基于所述检测装置的检测信息而在所述减速区域内检测到物体的情况下，使所述作业机械减速。
5.根据权利要求1所述的作业机械的驾驶支援系统，其特征在于，
所述驾驶支援系统在所述停止区域的外侧设定报告区域，在基于所述检测装置的检测信息而在所述报告区域内检测到物体的情况下，从配设于所述驾驶支援系统的报告装置发出报告。
6.根据权利要求1所述的作业机械的驾驶支援系统，其特征在于，
所述驾驶支援系统在将包括所述检测装置的能够检测区域外在内的区域设定为所述作业区域的情况下，将同时满足所述能够检测区域和作为所述作业区域设定的区域双方的区域设定为作业区域。
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