JP2019056301A

JP2019056301A - 建設機械

Info

Publication number: JP2019056301A
Application number: JP2019001211A
Authority: JP
Inventors: 洋一郎山崎; Yoichiro Yamazaki; 昌之小見山; Masayuki Komiyama; 玲央奈高村; Reona Takamura
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: JP6638831B2; AU2017255011A1; CN109072589A; NZ747654A; JP6468444B2; EP3450636A4; US20200032489A1; JP2017201114A; US10876275B2; EP3450636B1; AU2017255011B2; CN109072589B; EP3450636A1

Abstract

【課題】障害物の位置のみならず、その障害物が検知された時間帯をも把握することが可能な建設機械の提供。【解決手段】油圧ショベル１は、下部走行体と上部旋回体と監視領域設定手段と障害物検知センサと第１算出手段と時刻情報取得手段と記憶手段とを備える。角度算出手段は、上部旋回体の旋回方向における下部走行体と上部旋回体との相対角度を算出する（Ｓ１）。監視領域設定手段は、相対角度に基づいて、障害物の進入を監視するための監視領域を建設機械の周囲に設定する（Ｓ２）。障害物検知センサは、監視領域における障害物の進入を検知する（Ｓ３：ＹＥＳ）。第１算出手段は、障害物検知センサによる検知結果に基づいて、建設機械の基準位置に対する障害物の位置座標を第１位置情報として算出する（Ｓ５）。記憶手段は、第１位置情報と時刻情報とを関連付けたログデータを記憶する（Ｓ８）。【選択図】図９

Description

本発明は、機械周囲に近接する障害物の情報を記憶する建設機械に関する。

従来、道路の安全管理を行うために、路面の障害物を検知する異物検知センサ等を備えて異物の位置情報を検出することが可能な監視移動体が提案されている（例えば、特許文献１）。具体的には、この監視移動体は、移動体の走行位置情報を出力する測位器と、路面の異物を監視して異物検知情報を取得する異物検知センサと、走行位置情報と異物検知情報とから異物位置情報を検出する異物位置演算器とを備えている。

特開２００５−２７５７２３号

ところで、建設機械では、建設機械周囲近傍で作業者が作業を行ったり、上部旋回体の旋回により機械が各種構造物に接近したりすることがある。その場合、機械周辺の作業者や旋回により接近する各種構造物を障害物として検知できることが好ましい。この点、特許文献１に記載の技術を用いれば、建設機械において障害物の位置を検知することは可能である。

しかしながら、建設機械では、特定の時間帯において作業者が機械周辺で作業を行うことがあり、どの時間帯にどの位置で障害物が検知されたのかを把握できればより安全性が高まる。

そこで、本発明は、障害物の位置のみならず、その障害物が検知された時間帯をも把握することが可能な建設機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、建設機械であって、下部走行体と、前記下部走行体の上側に配置され、前記下部走行体に対して旋回可能な上部旋回体と、障害物の進入を監視するための監視領域を前記建設機械の周囲に設定する監視領域設定手段と、前記監視領域における前記障害物の進入を検知する障害物検知センサと、前記障害物検知センサによる検知結果に基づいて、前記建設機械の基準位置に対する前記障害物の位置座標を第１位置情報として算出する第１算出手段と、前記障害物が検知された時刻を時刻情報として取得する時刻情報取得手段と、前記第１位置情報と前記時刻情報とを関連付けたログデータを記憶する記憶手段と、作業現場における前記基準位置の位置座標を第２位置情報として受信する位置情報受信手段と、前記障害物が前記監視領域に存在するか否かを判定する判定手段とを備え、前記ログデータには、前記第２位置情報が更に関連付けられており、前記記憶手段は、前記判定手段により前記障害物が存在すると判定される期間中、前記ログデータを時系列で記録することを特徴とする建設機械を提供している。

本発明によれば、障害物が検知された時刻と建設機械の基準位置に対する障害物の位置とが関連付けられて記憶されるので、障害物の位置のみならず、その障害物が検知された時間帯をも把握することが可能である。

本発明の実施形態による油圧ショベルを示す側面図。図１のＩＩ矢視図。油圧ショベル１の制御部を含む機能ブロック図。下部走行体と上部旋回体とがなす角度を示す図。下部走行体と上部旋回体とが同じ方向を向いている場合における監視領域を示す図。図５のＶＩ矢視図。下部走行体と上部旋回体とが異なる方向を向いている場合における監視領域を示す図。図７のＶＩＩＩ矢視図。ログデータ記録処理を示すフローチャート。障害物が検知された位置及び境界を説明するための図。ログデータテーブルの一例を示す図。ログデータに基づいて障害物の位置が示された作業現場図。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態による建設機械について図１乃至図１２に基づき説明する。以下、本発明に係る建設機械の一例として図１に示す油圧ショベル１を例示する。なお、各図面では、機械の前後方向及び左右方向を必要に応じて適宜定義している。

図１に示すように、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と上部旋回体３とを備えて構成される。上部旋回体３は、下部走行体２上に搭載されており、下部走行体２に対して鉛直軸まわりに旋回することが可能である。

図２に示すように、上部旋回体３には、左側センサ３１Ｌと、右側センサ３１Ｒと、後側センサ３１Ｂとが備えられている。左側センサ３１Ｌは上部旋回体３の左側面に設けられており、右側センサ３１Ｒは上部旋回体３の右側面に設けられている。また、後側センサ３１Ｂは、上部旋回体３の後側面に設けられている。

各センサ３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｂは、何れも３次元測距センサであり、対象物に投射した赤外線レーザが往復する時間に基づいて距離を算出する。各センサ３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｂは、本発明に係る障害物検知センサの一例である。

また、各センサ３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｂの他、上部旋回体３には、キャビン（運転室）、アタッチメント、エンジン及びカウンタウェイト等も備えられている。

図３に示すように、油圧ショベル１は、各センサ３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｂに加え、角度算出部３３、作業状態検知部３５及びＧＰＳ受信部３７をさらに備えている。

角度算出部３３は、図４に示すように、上部旋回体３の旋回方向における下部走行体２と上部旋回体３との成す角度αを算出する処理部である。なお、角度算出部３３は、本発明に係る角度算出手段の一例である。

作業状態検知部３５は、油圧ショベル１が「作業中」と「停止中」との何れの状態であるかを検知する処理部である。作業状態検知部３５は、油圧ショベル１がアイドリング中など一定時間操作されていない場合には作業状態を「停止中」として検知し、それ以外の場合には「作業中」として検知する。作業状態検知部３５は、本発明に係る作業状態検知手段の一例である。

ＧＰＳ受信部３７は、ＧＰＳ衛星により測位された位置情報や方位情報を受信する処理部である。ＧＰＳ受信部３７は、本発明に係る位置情報受信手段の一例である。

図３に示すように、油圧ショベル１は、制御部４、記憶部５、表示部６、通信部７、計時部８及び警報出力部９をさらに備えている。

制御部４は、図９のフローチャートの処理（後述）を含む各種の処理を制御する処理部である。

記憶部５は、後述のログデータテーブルＴＢ（図１１参照）や作業現場の地図データ等を記憶している。ログデータテーブルＴＢは、油圧ショベル１の周囲で検知された障害物に関する情報をログデータとして記録するためのテーブルである。ログデータの記録処理については後に詳述する。なお、記憶部５は、本発明に係る記憶手段の一例である。

表示部６は、運転室に設けられる公知のディスプレイであり、各種画面を表示する処理部である。

通信部７は、携帯電話通信網等のネットワークを介して外部とネットワーク通信を行う処理部である。

計時部８は、制御部４からの出力指示に応答して、現在時刻を出力する処理部である。計時部８は、本発明に係る時刻情報取得手段の一例である。

警報出力部９は、公知の警報ブザーとして構成されており、制御部４からの出力指示に応答してブザー音を警報として出力する処理部である。警報出力部９は、本発明に係る警告出力手段の一例である。

続いて、図５〜８を参照しつつ、油圧ショベル１の周囲に設定される監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂについて説明する。監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂは、油圧ショベル１に接近する人や物を障害物として検知するために予め設定される領域である。

ここでは、オペレータから直接視において確認不可能な部分に監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂが設定されるものとする。ただし、これらに限定されず、オペレータから直接視において確認可能な部分についても監視領域を設定してもよい。

図５及び図６では、下部走行体２と上部旋回体３とが同じ方向を向いている場合の監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂが示されている。ここで、下部走行体２と上部旋回体３とが同じ方向を向いている場合とは、下部走行体２の進行方向と上部旋回体３の前後方向とが一致する状態をいう。

一方、図７及び図８では、上部旋回体３が旋回して下部走行体２と上部旋回体３とが異なる方向を向いている場合の監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂが示されている。ここで、下部走行体２と上部旋回体３とが異なる方向を向いている場合とは、下部走行体２の進行方向と上部旋回体３の前後方向とが一致しない状態をいう。

監視領域３１０Ｌは、油圧ショベル１の左側方に設定される領域であり、左側センサ３１Ｌによるセンシング対象の領域である。監視領域３１０Ｒは、油圧ショベル１の右側方に設定される領域であり、右側センサ３１Ｒによるセンシング対象の領域である。監視領域３１０Ｂは、油圧ショベル１の後側方に設定される領域であり、後側センサ３１Ｂによるセンシング対象の領域である。

図７に示されるように、下部走行体２と上部旋回体３とが異なる方向を向いている場合、両者が同じ方向を向いている場合（図５の場合）に比べて、水平方向における監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒが広い。

また、図８に示されるように、下部走行体２と上部旋回体３とが異なる方向を向いている場合、両者が同じ方向を向いている場合（図５の場合）に比べて、鉛直方向における監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒが狭い。特に、監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒのセンサ画角は、図６の場合はβ１であるの対し、図８の場合はβ１よりも小さいβ２である。これは、図８の場合は、下部走行体２を障害物として誤検知しないように、画角調整を行うからである。画角調整は、角度算出部３３により算出される角度αに基づいて行われる。

次に、図９のフローチャートを参照しながら、制御部４によるログデータの記録処理について説明する。

まず、ステップＳ１では、制御部４は、角度算出部３３を動作させ、下部走行体２と上部旋回体３との成す角度αを算出して制御部４に出力する。

ステップＳ２では、制御部４は、角度算出部３３で算出された角度αに基づき監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂを設定する。例えば、下部走行体２と上部旋回体３とが同じ方向を向いている場合、監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂは、図５及び図６に示す範囲に設定される。また、下部走行体２と上部旋回体３とが異なる方向を向いている場合、監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂは、例えば図７及び図８に示す範囲に設定される。

ステップＳ３では、制御部４は、左側センサ３１Ｌ、右側センサ３１Ｒ及び後側センサ３１Ｂを動作させ、監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂで障害物が検知されたか否かを判定する。なお、障害物が検知されるまでの期間中は、ステップＳ３の処理が繰り返される。

そして、障害物が検知されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御部４は、計時部８に現在時刻を出力させ、当該現在時刻を障害物が検知された時刻として取得する。

ステップＳ５では、制御部４は、図１０に示すように、油圧ショベル１の基準位置ＲＰに対する障害物の第１位置座標ＣＰ１を算出する。詳細には、制御部４は、基準位置ＲＰの３次元座標を（０，０，０）とした場合の障害物の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を第１位置座標ＣＰ１として算出する。なお、第１位置座標ＣＰ１は、本発明に係る第１位置情報の一例である。

ステップＳ６では、ＧＰＳ受信部３７は、油圧ショベル１の基準位置ＲＰのＧＰＳ座標を作業現場における第２位置座標ＣＰ２（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として算出する。なお、第２位置座標ＣＰ２は、本発明に係る第２位置座標の一例である。

ステップＳ７では、作業状態検知部３５は、油圧ショベル１の作業状態（作業中または停止中）を検知する。

ステップＳ８では、制御部４は、ステップＳ４で取得した時刻と、ステップＳ５で算出した第１位置座標ＣＰ１と、ステップＳ６で算出した第２位置座標ＣＰ２と、ステップＳ７で検知した作業状態とを関連付けたログデータを図１１に示すログデータテーブルＴＢに記録する。

ステップＳ９では、制御部４は、障害物が監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂから無くなったか否かを判定する。障害物が未だ存在する場合（Ｓ９：ＮＯ）、制御部４は、上述のステップＳ４〜Ｓ８の処理を再度実行する。すなわち、障害物が監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂに存在する期間中、制御部４は、所定の間隔でログデータの記録を繰り返す。一方、障害物が無くなった場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、制御部４は、ログデータ記録処理を終了する。

上述のようなログデータ記録処理が実行されることによって、図１１に示すログデータテーブルＴＢには、障害物に関するログデータが時系列で記録される。

また、制御部４は、上述のログデータ記録処理の他に警報出力処理も実行する。以下、警報出力処理について説明する。

図１０に示すように、油圧ショベル１の近傍には境界ＢＤが設定されている。この境界ＢＤは、上述の監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂとは別に設定される。

制御部４は、左側センサ３１Ｌと、右側センサ３１Ｒと、後側センサ３１Ｂとを動作させることにより、障害物が境界ＢＤを越えて油圧ショベル１側に近接した近接回数をカウントする。詳細には、近接回数には初期値「０」が設定されている。そして、制御部４は、障害物が境界ＢＤを越えて油圧ショベル１に近接する度に近接回数をインクリメントする。近接回数がインクリメントされると、制御部４は、その近接回数と予め設定された閾値とを比較する。ここで、制御部４は、近接回数が閾値を超えたと判断した場合、警報出力部９を動作させてブザー音を出力する。ブザー音出力後、近接回数は初期化（すなわち「０」に設定）される。

また、油圧ショベル１は、作業現場図を表示部６に表示する機能も備えている。具体的には、制御部４は、作業現場図の表示指示がオペレータから受け付けられると、記憶部５に記憶されている地図データを読み出し、作業現場図の画像を生成する。また、制御部４は、記憶部５内のログデータテーブルＴＢからログデータを読み出し、第１位置座標ＣＰ１及び第２位置座標ＣＰ２に基づいて作業現場図における障害物の座標を算出する。そして、制御部４は、作業現場図における障害物の位置を「＊」印で示した画面ＳＣ（図１２）を表示部６に表示する。

図１２に示されるように、壁や電線の近傍に存在する「＊」印は、壁や電線が障害物として検知されたことがわかる。また、作業現場図略中央に存在する「＊」印は、油圧ショベル１に近づいた作業者等が障害物として検知されたことがわかる。

以上、本実施形態によれば、障害物が検知された時刻と第１位置座標ＣＰ１とが関連付けられたログデータが時系列で記録される。そのため、障害物の位置のみならず、当該障害物が検知された時間帯をも把握することが可能である。

また、本実施形態では、ログデータとして油圧ショベル１の基準位置ＲＰのＧＰＳ座標である第２位置座標ＣＰ２が更に関連付けられているため、障害物の作業現場における位置も把握することが可能である。

また、本実施形態では、ログデータとして油圧ショベル１の作業状態（作業中または停止中）が更に関連付けられているため、障害物が検知された際の油圧ショベル１の状態も把握することも可能である。

また、本実施形態では、障害物が検知された場合に単に警報を出力するのではなく、障害物の位置を当該障害物が検知された時刻に関連付けたログデータとして残すため、オペレータのみならず、第三者である現場監督等も障害物の位置や障害物が検知された時間帯等を把握することが可能である。

また、本実施形態では、ログデータが時系列で記録されるため、障害物が静止物であるか否か、また、障害物が静止物でない場合は、障害物の動き（すなわち、油圧ショベル１に近づいてきたのか、あるいは、離れたのか等）を把握することも可能である。

また、本実施形態では、障害物が境界ＢＤを越えて油圧ショベル１側に近接した近接回数が閾値を超えた場合、ブザー音が出力されるので、オペレータは障害物が近接していることを確実に認識することができる。

＜２．変形例＞
本発明による建設機械は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、角度算出部３３で算出された角度αに基づき監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂが設定される場合を例示した。詳細には、下部走行体２と上部旋回体３とが同じ方向に向いている場合に図５及び図６に示す範囲に設定され、異なる方向を向いている場合に図７及び図８に示す範囲に設定される場合を例示した。ただし、これに限定されず、例えば、事前に指定された範囲を監視領域として一律に設定するようにしてもよい。この場合、上記実施形態とは異なり、角度αを参照する必要がないため、角度算出部３３を設ける必要もない。

また、上記実施形態では、ログデータを記憶部５内のログデータテーブルＴＢに記録する場合を例示したが、これに限定されず、通信部７を介してログデータを指定された外部装置に送信するようにしてもよい。かかる変形例によれば、オペレータ以外の第三者（現場監督等）が障害物の近接をリアルタイムに把握することが可能である。

また、上記実施形態では、障害物が境界ＢＤを越えて油圧ショベル１側に近接した近接回数をカウントする場合を例示したが、これに限定されない。例えば、境界ＢＤを設定することなく、障害物が監視領域３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂに進入した回数を近接回数としてカウントするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ログデータとして、時刻、第１位置座標ＣＰ１、第２位置座標ＣＰ２及び作業状態を例示したが、これに限定されない。例えば、ＧＰＳ受信部３７で受信する方位データをログデータとして更に関連付けるようにしてもよい。かかる変形例によれば、上部旋回体３がどの方位を向いている場合に障害物が検知されたのかを把握することが可能である。

また、上記実施形態では、図１２に示すように、作業現場図の一例として２次元マップを例示したが、これに限定されず、３次元マップであってもよい。

以上のように本発明にかかる建設機械は、機械周囲に近接する障害物の情報を記憶する油圧ショベル等に適している。

１油圧ショベル、２下部走行体、３上部旋回体、４制御部、５記憶部、
６表示部、７通信部、８計時部、９警報出力部、
３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｂセンサ、３３角度算出部、３５作業状態検知部、
３７ＧＰＳ受信部、３１０Ｌ，３１０Ｒ，３１０Ｂ監視領域、
ＢＤ境界、ＣＰ１第１位置座標、ＣＰ２第２位置座標、ＲＰ基準位置

Claims

建設機械であって、
下部走行体と、
前記下部走行体の上側に配置され、前記下部走行体に対して旋回可能な上部旋回体と、
障害物の進入を監視するための監視領域を前記建設機械の周囲に設定する監視領域設定手段と、
前記監視領域における前記障害物の進入を検知する障害物検知センサと、
前記障害物検知センサによる検知結果に基づいて、前記建設機械の基準位置に対する前記障害物の位置座標を第１位置情報として算出する第１算出手段と、
前記障害物が検知された時刻を時刻情報として取得する時刻情報取得手段と、
前記第１位置情報と前記時刻情報とを関連付けたログデータを記憶する記憶手段と、
作業現場における前記基準位置の位置座標を第２位置情報として受信する位置情報受信手段と、
前記障害物が前記監視領域に存在するか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記ログデータには、前記第２位置情報が更に関連付けられており、
前記記憶手段は、前記判定手段により前記障害物が存在すると判定される期間中、前記ログデータを時系列で記録することを特徴とする建設機械。