JP2019121249A - 運搬車両 - Google Patents

Abstract

【課題】積込機械が近接して積込作業を行う際に、過剰な報知とならないようにする技術を提供する。【解決手段】周囲にある障害物候補を検知する外界センサと、警報器と、外界センサおよび警報器に接続されたコンピュータからなる周囲監視装置と、を備える運搬車両であって、外界センサは、当該外界センサが運搬車両に取り付けられた位置を基準とする障害物候補の高さを検知し、周囲監視装置は、障害物候補の高さと、障害物候補が積込機械であるか否かを判定するために用いる高さ閾値と、を比較する比較部と、比較部での比較結果に基づき障害物候補が積込機械であるか否かを判定する積込機械判定部と、積込機械判定部が積込機械であると判定した障害物候補に対する警報指示は警報器へ出力せず、積込機械判定部が前記積込機械ではないと判定した障害物候補の警報指示は警報器へ出力する警報出力部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、運搬車両の周囲を監視する技術に関する。

車両近傍にある物体との接触を回避するため、カメラなどで車両周囲を撮像した映像を運転者に提示し、また近傍に物体がある場合は通知する技術がある。この技術を、鉱山などで作業を行う大型ダンプトラックなどの運搬車両に適用させた監視装置も考案されている。

カメラの撮像範囲や画像処理の都合よって死角が生じる場合など、障害物の有無の判断が容易とならない場合、安全性と作業効率が低下する。これに対し、障害物までの水平距離に応じて、モニタの表示形態を変化させ、運転者などに報知する技術が考案されている（例えば特許文献１）。

特開平１０−３２２６８７号公報

上記特許文献１の技術は、接近してきた障害物の種別にかかわらず、水平方向距離のみに応じて表示形態を変化させる。また一方で、建設現場や鉱山などでは、ホイールローダや油圧ショベルなどの積込機械が運搬車両に近接し、積込機械のフロント作業装置を運搬車両の上方へと移動させて、荷台に土砂などを載せる積込作業が常に行われる。この場合、積込機械のフロント作業装置と運搬車両との水平方向における位置が重なる状況になるが、上記特許文献１の技術では、この積込作業時にも、積込機械が他の障害物と同様に検出されるため、過剰な報知となりオペレータの作業を妨げるおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、積込機械が近接して積込作業を行う際に、過剰な報知とならないようにする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の運搬車両は、運搬車両の周囲にある障害物候補を検知する外界センサと、警報器と、前記外界センサおよび前記警報器に接続されたコンピュータからなる周囲監視装置と、を備える運搬車両であって、前記外界センサは、当該外界センサが前記運搬車両に取り付けられた位置を基準とする前記障害物候補の地表面からの高さを検知し、前記周囲監視装置は、前記障害物候補の高さと、前記障害物候補が積込機械であるか否かを判定するために用いる高さ閾値と、を比較する比較部と、前記比較部での比較結果に基づき、前記障害物候補が積込機械であるか否かを判定する積込機械判定部と、前記積込機械判定部が前記積込機械であると判定した障害物候補に対する警報指示は前記警報器へ出力せず、前記積込機械判定部が前記積込機械ではないと判定した障害物候補の警報指示は前記警報器へ出力する警報出力部と、を備える。

本発明によれば、積込機械が近接して積込作業を行う際に、過剰な報知とならないようにする技術を提供することができ、作業上の確認作業が効率化され、作業全体の運用効率が向上する。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施形態の運搬車両の側面を示す図である。 実施形態の周囲監視装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 第１実施形態の周囲監視装置のブロック構成の一例を示す図である。 第１実施形態の運搬車両を基準とした三次元直交座標を求める手法について説明する図である。 第１実施形態の障害物座標の算出処理の内容を説明する図である。 第１実施形態の積込機械判定処理の内容を説明する図である。 第１実施形態の積込機械判定処理の動作例を示すフローチャートである。 第１実施形態の警報器が表示する俯瞰画像の一例を示す模式図である。 第１実施形態の他の表示例を示す模式図である。 第２実施形態の対象物を積込機械とする場合の検知例を示した図である。 第２実施形態の対象物が積込機械ではない場合の検知例を示す図である。 第２実施形態の積込機械判定処理の動作例を示すフローチャートである。 第３実施形態の代表となる検知点の選定方法の一例を示す図である。 第４実施形態の周囲監視装置のブロック構成の一例を示す図である。 第４実施形態の警報器が表示する俯瞰画像の一例を示す模式図である。 検知対象物をホイールローダとした場合を例示した図である。

以下、本実施形態の態様を図面を参照しながら説明する。以下の説明では、鉱山などで採掘した砕石や鉱物を運搬する、大型の運搬車両に適用した場合を例にしている。尚、大型の運搬車両に限定されるものではなく、他の建設機械や一般車両などにも、本実施形態の態様を適用させることができる。

また以下では、障害物となり得る物体を障害物候補を検知し、その中から障害物でない積込機械を除外して障害物を確定し、障害物と積込機械とでは報知形態を変更する実装例について説明する。

（第１実施形態）
＜運搬車両構成概要＞
図１は、実施形態の運搬車両を例示する側面図である。図１に示す運搬車両１は、大型ダンプトラックであり、頑丈なフレーム構造で形成された車体フレーム（vehicle frame）２と、車体フレーム２上に起伏可能に搭載されたベッセル（vessel:荷台）３とを備える。また運搬車両１は、車体フレーム２に装着された、左右一対の車輪である前輪４Ａおよび後輪４Ｂを主に備えている。また車体フレーム２には、後輪４Ｂを駆動するエンジン（図示せず）が配設されている。

ベッセル３は、砕石物などの荷物を積載するために設けられた容器であり、ピン結合部５などを介して車体フレーム２に対して起伏可能に連結されている。ベッセル３の下部には、車両の幅方向に所定の間隔を介して２つのホイストシリンダ６が設置されている。ホイストシリンダ６に圧油が供給／排出されると、ホイストシリンダ６が伸長／縮短してベッセル３が起伏される。

ベッセル３の前部には庇部７が設けられている。庇部７は、その下側（すなわち車体フレーム２の前部）に設置された運転室８を岩石等の飛散物から保護するとともに、車両転倒時などに運転室８を保護する機能を備えている。運転室８の内部には、周囲監視装置９、警報器１０が設置されている。また運転室８の内部には、操作装置である操舵用のハンドル（図示せず）、アクセルペダルおよびブレーキペダルなど（図示せず）とが設置されている。

周囲監視装置９はコンピュータであり、詳細構成については後述する。警報器１０は、本実施形態では、平面のディスプレイにタッチパネルの入力部が積層配置されたタッチパネルディスプレイとする。警報器１０は、運搬車両１を運転しているオペレータに情報を表示したり、タッチパネル上の接触を検出し、その位置を特定して周囲監視装置９に出力する。また警報器１０には、スピーカが内蔵されており、音声による操作案内や注意喚起を促すためのアラーム発報を行う。すなわち警報器１０は、ディスプレイに像を映し出すことによる報知やスピーカによる音声報知を行う報知部として機能する。

車体フレーム２の側面には、外界センサ１１およびカメラ１２を備える。実施形態では、外界センサ１１として３Ｄライダー（３Ｄ−ＬＩＤＥＲ：Light Detection and Ranging）を備えている。外界センサ１１は、レーザを被検知体に対して照射し、被検知体から反射されたレーザを受光して、レーザの照射角度および照射角度に対応する被検知体までの距離を出力する。外界センサ１１は、水平方向、垂直方向にレーザを出力して、周囲にある障害物候補までの距離や方向を取得する。外界センサ１１のスキャン範囲、解像度、フレームレートなどは、好適な値に変更することができる。尚、障害物候補の位置や方向を検出できるセンサであれば、３Ｄライダーに限らず、例えば２Ｄライダーやミリ波レーダ、ステレオカメラを単数もしくは複数備えてもよい。

カメラ１２は、広角レンズを介して得られた像の明暗を電荷量に変換し、電気信号として画像を出力するＣＣＤ（Charge Coupled Device）デバイスを有する撮像部であり、運搬車両１の周囲を撮像して周囲画像を得る。尚、夜間作業や明りの少ない坑道を走行する際にも、好適な光量を得て周囲状況を撮像するため、撮像方向を照らすライトなどが備えられてもよい。

図１では外界センサ１１およびカメラ１２を１つずつ示しているが、実際には監視の必要な範囲に合わせて複数設置される。本実施形態では、外界センサ１１およびカメラ１２をそれぞれ前後左右の４台備えるものとし、いずれも事前に規定される位置や、地表面からの高さに設置される。

以下、参考までに、大型ダンプトラックの仕様寸法などを例示する。種別によってサイズが異なるが、いずれのしても、通常の一般車両よりも規模の大きな構成となっている。
・車両総質量・・・３２０ｔｏｎｓ〜５００ｔｏｎｓ
・ボディ容量（山積状態時）・・・１２０ｍ^３〜２００ｍ^３
・全長・・・１３．０ｍ〜１５．０ｍ
・全幅・・・９．０ｍ〜９．６ｍ
・全高・・・７．０ｍ〜７．５ｍ

＜周囲監視装置のシステム構成＞
図２は、周囲監視装置９のハードウェア構成例を示す図である。周囲監視装置９は、上記のとおりコンピュータシステムであり、外界センサ１１、カメラ１２、警報器１０などと接続し、これらを統括的に制御する機能を備える。周囲監視装置９は、以下の構成を備える。

ＣＰＵ１０１（ＣＰＵ：Central Processing Unit）は、ＲＯＭ１０３やストレージ１０４に記憶されているプログラムを、ＲＡＭ１０２に展開して演算実行する処理装置である。ＣＰＵ１０１は、プログラムを演算実行することで、周囲監視装置９の内部の各ハードウェアを統括的に制御する。ＲＡＭ１０２は揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１との間で直接的にデータの入出力を行うワークメモリである。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１がプログラムを演算実行している間、必要なデータを一時的に記憶する。

ＲＯＭ１０３は不揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１で実行されるファームウェアを記憶している。ストレージ１０４は、フラッシュメモリ、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ハードディスクドライブなどの補助記憶装置である。ストレージ１０４は、ＣＰＵ１０１が演算実行するプログラムや、パラメータなどの制御データを不揮発的に記憶する。ストレージ１０４は、カメラ１２で撮像された画像データや、外界センサ１１から得られたスキャンデータなどを蓄積してもよい。

センサ入力Ｉ／Ｆ１０５（Ｉ／Ｆ：Interface）は、外界センサ１１に対しスキャンデータを取得するための指示信号を出力し、また外界センサ１１からスキャンデータを入力するためのインターフェイスである。映像入力Ｉ／Ｆ１０６は、カメラ１２に撮像指示信号を出力し、またカメラ１２で撮像された映像を入力するインターフェイスである。センサ入力Ｉ／Ｆ１０５、映像入力Ｉ／Ｆ１０６は、本実施形態では、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したシリアルバス端子を備え、この規格に準拠したデータの送受信を行うものとする。警報器接続Ｉ／Ｆ１０７は、表示用の画像や音声データを警報器１０に出力するためのインターフェイスである。

周囲監視装置９は、上記のような構成を備えているが、構成の一部もしくは全てを、例えばＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）などの集積回路で実装してもよい。尚、一部もしくは全てが集積回路などで実装されている場合においても、当該構成はコンピュータの一形態とみなされる。

図３は、周囲監視装置９の機能ブロックの一例を示す図である。周囲監視装置９は、三次元座標変換部２０１、座標変換データ記憶部２０２、検知点群生成部２０３、代表値抽出部２０４、識別情報付加部２０５、オブジェクト記憶部２０６を備える。また周囲監視装置９は、高さ閾値記憶部２０７、高さ比較部２０８、積込機械判定部２０９、俯瞰座標変換部２１０を備える。周囲監視装置９は、上方視点変換部２５１、画像合成部２５２、マーカ付加部２５３、警報出力部２５４を備える。これら各ユニットは、図２に示すＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０３やストレージ１０４に記憶されているプログラムおよびデータを、ＲＡＭ１０２に展開して演算実行し、プログラムコードに従い各種ハードウェアと協働することで実現される。

上方視点変換部２５１は、カメラ１２が撮像した画像データを、上方視点となる画像、すなわち運搬車両１を上方から視認した場合の画像となるように、ピクセルごとに座標変換を行う。上方視点変換部２５１は、カメラ１２の前後左右の各位置に応じた変換パラメータを用いて、各カメラ１２より得られた撮像画像を、上方視点となる画像にそれぞれ変換する。

画像合成部２５２は、上方視点変換部２５１によって座標変換された前後左右の各画像をつなぎ合わせて、運搬車両１を中心とした１つの俯瞰画像を作成する。画像合成部２５２は、上方視点変換部２５１によって座標変換された画像から、ひずみの大きい端部領域などを除去し、これらを繋ぎ合わせて俯瞰画像を作成する。尚、上方視点変換部２５１や画像合成部２５２の各機能については、既存の技術を用いてもよい。

三次元座標変換部２０１は、外界センサ１１で検知された、極座標系で示される検知点を入力し、極座標系から三次元座標系に変換する。座標変換データ記憶部２０２は、外界センサ１１から得られる極座標系の検知点を、三次元座標系の検知点に変換するための座標変換データを記憶する。

検知点群生成部２０３は、座標変換後の検知点それぞれを、規定距離内に収まるようグループ分けし、検知点群を生成する。この規定距離は、各検知点が同一の障害物候補の検知点であるかを判定するための点間距離である。ここでグループ分けした検知点群は、以降、１つの障害物候補として認識される。

代表値抽出部２０４は、検知点群の中の代表となる検知点を抽出し、当該検知点の値である検知位置座標（後述の検知位置座標２２）を取得する。識別情報付加部２０５は、検知点群ごと、すなわち障害物候補ごとに識別情報を割り振る。この識別情報をオブジェクトＩＤと称し、以降、このオブジェクトＩＤが、障害物候補を判別するための情報となる。

オブジェクト記憶部２０６は、上記のようにして特定された障害物候補に関するデータである障害物データを記憶する。障害物データは、検出された障害物候補ごとに作成され、オブジェクトＩＤ、検知位置座標、障害物候補の種別を判別するための種別フラグ、タイムスタンプを１つのレコードに対応付けたデータ構成となる。タイムスタンプについては、後述のフローチャートを参照しながら説明する。

種別フラグは、当該障害物候補が積込機械であるか否かを少なくとも識別するためのデータであり、積込機械判定部２０９によって値が決定付けられる。積込機械に関しては、積込機械（積込中）、積込機械（掘削中）、積込機械（別作業）、積込機械（範囲外）の各状況を示す値が種別フラグに設定される。また、積込機械以外の障害物候補に関しては、通常障害物、報知範囲外を示す値が種別フラグに設定される。障害物候補が積込機械であるかの判定方法や種別フラグの設定方法については、後述する。

高さ閾値記憶部２０７は、障害物候補が積込機械であるか否かを判定するための高さ閾値である基準高さ（後述の基準高さ２４）の値、および基準水平距離の値を記憶する。

高さ比較部２０８は、高さ閾値記憶部２０７に記憶されている基準高さおよび基準水平距離と、代表値抽出部２０４が抽出した検知位置座標とを比較し、大小関係を示した比較結果を積込機械判定部２０９に出力する。高さ比較部２０８は、オブジェクトＩＤごとに比較処理を行い、比較結果および代表値抽出部２０４から入力した検知位置座標を、オブジェクトＩＤに対応付けて積込機械判定部２０９に出力する。

積込機械判定部２０９は、比較結果を高さ比較部２０８から入力し、この比較結果に基づき、当該障害物候補が積込機械であるかその他の障害物であるかを判定し、種別フラグの値を決定する。積込機械判定部２０９は、オブジェクト記憶部２０６内に記憶されている種別フラグを、決定した種別フラグで更新する。積込機械判定部２０９は、オブジェクトＩＤ、種別フラグの値、検知位置座標を対応付けて俯瞰座標変換部２１０に出力する。

俯瞰座標変換部２１０は、入力した検知位置座標を、画像合成部２５２が生成する俯瞰画像と同一座標系となるように座標変換し、この変換後の座標データを、オブジェクトＩＤ、種別フラグの各値に対応付けてマーカ付加部２５３に出力する。

マーカ付加部２５３は、画像合成部２５２が作成した俯瞰画像の上に、障害物を強調表示するためのマーカ画像（アイコン画像）を重ね合わせる。マーカ付加部２５３は、俯瞰座標変換部２１０によって変換された座標データの位置に、マーカ画像を重ね合わせる。マーカ付加部２５３は、種別フラグの値に基づき、積込機械判定部２０９が積込機械と判定した障害物候補に対しては、報知不要としてマーカ画像を付加しない。一方、マーカ付加部２５３は、画像合成部２５２が作成した、警報器１０が表示する表示画像内に撮像された障害物候補の中で、積込機械でないと判定された障害物に対してマーカ画像を重畳する。尚、ここでは俯瞰画像を警報器１０に表示される表示画像としているが、カメラ１２から直接得られる画像データを表示画像としてもよい。

警報出力部２５４は、マーカ付加部２５３が処理した後の画像を警報器１０に出力し、オペレータに周囲の状況を提示する。警報器１０は、積込機械と判定された障害物候補に対しては、マーカ画像が付加されない状態、すなわち報知を無効化した状態で表示する。この場合、警報出力部２５４は、スピーカなどを介して音声メッセージの出力などの警報指示を行わない。一方、通常の障害物に関しては、マーカ画像が付加されているため、警報器１０は、報知を有効化した状態で表示する。また警報出力部２５４は、スピーカなどを介して音声メッセージの出力などの警報指示を行う。

上記各ブロックの処理は、外界センサ１１やカメラ１２からの入力ごとに、同期をとりながら繰り返し行われる。このように繰り返し行われることで、連続した映像となり、マーカが付された俯瞰映像が警報器１０に映し出される。

＜処理内容詳細＞
図４は、三次元座標変換部２０１による、外界センサ１１から得られた検知点を三次元直交座標に変換する手法について説明する図である。また図４（Ａ）は、外界センサ１１が運搬車両１に取り付けられた位置を基準とした座標系を示す図であり、図４（Ｂ）は変換用の算出式を示す図である。座標変換データ記憶部２０２には、外界センサ１１の設置位置の座標が事前に記憶されており、この設置位置座標を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とする（図４（Ａ）参照）。ここでは、外界センサ１１が運搬車両１の右側端部に設置されているものとし、運搬車両１の直進時の進行方向に対して平行方向に基づく軸をｘ軸とし、進行方向に対し垂直方向に基づく軸をｙ軸とする。またｘ−ｙ平面（水平面）に対し垂直方向に基づく軸をｚ軸とする（図４（Ａ）参照）。

外界センサ１１を３Ｄライダーとする場合、外界センサ１１から得られるデータは、一般的に外界センサ１１から障害物候補までの距離、および外界センサ１１の位置を基準とした障害物候補の方向（角度）で構成されており、極座標系のデータとなっている。図４（Ａ）の検出点２９と外界センサ１１の設置位置座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）との距離をｒとし、「検出点２９と外界センサ１１の設置位置座標とを結んだ線分」とｚ軸とがなす角をθとする。また、「検出点２９と外界センサ１１の設置位置座標とを結んだ線分」とｘ軸とがなす角をφとおくと、検出点の三次元直交座標系における座標値は、図４（Ｂ）のように表すことができる。尚、図４（Ｂ）に示す数式も、座標変換データ記憶部２０２に記憶されている。また図４（Ｂ）において、高さ成分については基準値（ｚ_０）が加算されていることから、検出点２９の変換後の高さの値は、運搬車両１が位置している地表面からの高さの値となる。

このように三次元座標変換部２０１は、外界センサ１１から得られる極座標値に対し、図４（Ｂ）に示す数式を座標変換データ記憶部２０２を適用することで、三次元直交座標に変換する。

図５は、障害物候補座標を算出する処理の内容を説明する図である。外界センサ１１の検知範囲２８に障害物候補３０が含まれると、障害物候補３０の運搬車両１側の端面に、センサ解像度に応じて複数の検出点２９が発生する。

外界センサ１１は点で検出を行うため、１つの障害物候補に対して複数の検出点２９が発生する。検知点群生成部２０３は、複数の検出点２９同士の間の距離が一定以内（点間距離内）となる場合は同一物体に関する検出点グループ（検出点群）であると判定する。尚、障害物候補が複数検知される場合、検出点グループも複数存在する。

代表値抽出部２０４は、検出点グループの中から、代表とする検出点を決める。本実施形態では、最も小さな高さ値となる検出点２９を代表値とし、その代表値の検出点２９の座標を検知位置座標２２として設定する。検知位置座標２２は、運搬車両１の側面であるベッセル横端部４１からの水平距離３４、および運搬車両１の地表面からの高さ３５の値を少なくとも含んでいる。

そして識別情報付加部２０５は、検知点グループごとに一意のＩＤを割り振る。尚、識別情報付加部２０５は、オブジェクト記憶部２０６に既に記憶されている検知位置座標２２の値と近似している検知位置座標が、今回も検出された場合、当該検出点グループは、既に過去に検出された障害物候補と同一であるものとして扱う。この場合、識別情報付加部２０５は、この既存のオブジェクトＩＤと同じＩＤを割り振る。

そしてオブジェクト記憶部２０６は、上記のようにして検知点グループごとに割り振られたオブジェクトＩＤ、検知位置座標２２、種別フラグ、タイムスタンプを１つのレコードとして登録する。この段階において、種別フラグには、初期値として報知範囲外の値が設定され、タイムスタンプにも、事前に規定される初期値の時刻が設定される（「ＹＹＹＹ−ＭＭ−ＤＤ ＨＨ：ＭＭ：ＳＳ」の形式）。

図６は、高さ比較部２０８および積込機械判定部２０９における積込機械判定処理を説明するための図であり、障害物候補が積込機械である場合について示した図である。ここでは、積込機械を油圧ショベルとして説明する。

積込機械３１が運搬車両１のベッセル３に土砂を積込む際、積込機械３１のバケット部３２（土砂を掬う部位）の底面は、ベッセル３の上端部３３より高い値を取る必要がある。また、一般的に鉱山現場には、高い構造物は少なく、運搬車両１は上記の寸法のとおり比較的大きいため（全高７．０ｍ〜７．５ｍ）、ベッセル３の上端部３３の高さよりも高い位置となる物体は、積込機械以外にほぼ存在しない。そのため、障害物候補の検知位置座標２２がベッセル３の上端部３３よりも上方に位置する場合、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が積込機械であると判定する。一方、障害物候補の検知位置座標２２がベッセル３の上端部３３よりも下方に位置する場合、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が積込中の積込機械以外であると判定する。以上のことから、本実施形態では、基準高さ２４をベッセル３の上端の高さ、もしくは上端近傍の高さとする。高さ比較部２０８は、基準高さ２４と検知位置座標２２の高さ値とを比較し、そして積込機械判定部２０９がこの比較結果に基づき、積込機械（積込中）であるか否かの判定処理を行う。

図７は、高さ比較部２０８および積込機械判定部２０９による積込機械判定処理の処理内容を示すフローチャートである。高さ比較部２０８および積込機械判定部２０９は、オブジェクト記憶部２０６に登録されたオブジェクトＩＤごとに、図７に示すフローチャートを実施して、当該オブジェクトＩＤに対応付けられた種別フラグの値を更新する。尚、種別フラグの初期値は、上記の通り報知範囲外を示す値とする。

高さ比較部２０８は、オブジェクト記憶部２０６に処理対象となるレコード（オブジェクトＩＤ、検知位置座標２２、種別フラグ、タイムフラグのセット）を取得し、高さ閾値記憶部２０７に記憶されている基準高さ２４および基準水平距離の各値を取得する。そして高さ比較部２０８は、基準水平距離値と検知位置座標２２内の水平距離３４の値とを比較し、積込機械判定部２０９は、この比較結果を受けて水平距離３４の値が基準水平距離値以内であるかを判定する（Ｓ０１０）。水平距離３４の値が基準水平距離値以内の値を取る場合（Ｓ０１０：Ｙｅｓ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が運搬車両１の近傍に位置するため報知が必要となる可能性があるものとし、ステップＳ０２０に処理を進める。一方、水平距離３４の値が基準水平距離値より大きい値を取る場合（Ｓ０１０：Ｎｏ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が運搬車両１から十分離れた場所に位置するため報知が不要であるものとし、ステップＳ０５０に処理を進める。

ステップＳ０２０において、高さ比較部２０８は、検知位置座標２２の高さ３５と基準高さ２４とを比較し、この比較結果に基づき、積込機械判定部２０９は、検知位置座標２２の高さ３５が基準高さ２４よりも高いか否かを判定する（Ｓ０２０）。検知位置座標２２の高さ３５が基準高さ２４より大きい値をとる場合（Ｓ０２０：Ｙｅｓ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が積込作業中の積込機械であると判定する。そして積込機械判定部２０９は、オブジェクト記憶部２０６に登録されている種別フラグを、積込機械（積込中）に更新し、タイムスタンプを現在の時刻に更新する（Ｓ０２１）。ステップＳ０２１で当該障害物候補についての処理が終了し、ステップＳ０１０に処理を戻して別の障害物候補（別のオブジェクトＩＤ）についての処理を行う。

検知位置座標２２の高さ３５が基準高さ２４以下をとる場合（Ｓ０２０：Ｎｏ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が積込作業中の積込機械以外の障害物であると判定し、ステップＳ０３０に処理を進める。

積込機械判定部２０９は、当該障害物候補（処理中のオブジェクトＩＤ）に対応付けられている現在の種別フラグの値が、通常障害物もしくは報知範囲外を示す値であるかを判定する（Ｓ０３０）。現在の種別フラグが通常障害物もしくは報知範囲外を示す値である場合（Ｓ０３０：Ｙｅｓ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補を積込機械以外であると判定する。そして積込機械判定部２０９は、オブジェクト記憶部２０６に登録されている種別フラグを、通常障害物を示す値に更新する（Ｓ０３１）。その後積込機械判定部２０９は、ステップＳ０１０に処理を戻して別の障害物候補（別のオブジェクトＩＤ）についての処理を行う。

種別フラグが通常障害物または報知範囲外のどちらでもない場合（Ｓ０３０：Ｎｏ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補（処理中のオブジェクトＩＤ）に対応付けらているタイムスタンプと現在時刻の差分が所定値以内かを判定する（Ｓ０４０）。ステップＳ０４０は、当該障害物候補が規定時間（掘削動作に係る標準時間）内に積込動作から掘削動作に変化した積込機械であるかを、タイムスタンプに基づき判定している。タイムスタンプと現在時刻の差分が所定値以内の場合（Ｓ０４０：Ｙｅｓ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が掘削動作により一時的に検知位置座標２２が低くなっている積込機械であると判定する。この場合、積込機械判定部２０９は種別フラグを積込機械（掘削中）に更新する（Ｓ０４１）。一方、タイムスタンプと現在時刻の差分が所定値以内ではない場合（Ｓ０４０：Ｎｏ）、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が一定時間積込作業を行っておらず、待機中もしくは積込以外の作業を行っている積込機械であると判定する。そして積込機械判定部２０９は、種別フラグを積込機械（別作業）に更新する（Ｓ０４２）。ステップＳ０４１、Ｓ０４２の後も、処理はステップＳ０１０に戻り、別のオブジェクトＩＤに対する処理を引き続き行う。

ステップＳ０５０において、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補（処理中のオブジェクトＩＤ）の現在の種別フラグの値が、通常障害物もしくは報知範囲外を示す値か否かを判定する（Ｓ０５０）。種別フラグが通常障害物もしくは報知範囲外を示す値である場合（Ｓ０５０：Ｙｅｓ）、積込機械判定部２０９は、積込機械以外の障害物候補が報知不要な範囲に位置するものと判定し、種別フラグを報知範囲外に更新する（Ｓ０５１）。一方、種別フラグが通常障害物または報知範囲外のいずれでもない場合（Ｓ０５０：Ｎｏ）、積込機械判定部２０９は、積込機械が報知の不要な範囲に存在するものと判定し、種別フラグを積込機械（範囲外）に更新する（Ｓ０５２）。ステップＳ０５１、Ｓ０５２の後も、処理はステップＳ０１０に戻り、別のオブジェクトＩＤに対する処理を引き続き行う。

このように運搬車両１は、検知位置座標２２の高さ３５と基準高さ２４とを比較し、比較した結果、高さ３５が基準高さ２４を超えている場合（Ｓ０２０：Ｙｅｓ）、当該障害物候補を積込機械と判定する。また、一度積込機械と判定された障害物候補は、種別フラグが初期値から更新される。よって一度積込機械と判定されると、たとえ高さの値が下がっていても、次回以降の処理ではステップＳ０３０、Ｓ０５０により積込機械用の判定（Ｓ０４１／Ｓ０４２／Ｓ０５２）に割り振られるようになる。これとは逆に、ステップＳ０２０で積込機械と一度も判定されていない障害物候補は、ステップＳ０３０、Ｓ０５０により積込機械以外用の判定（Ｓ０３１／Ｓ０５１）に割り振られる。

また、積込機械については、積込みを行っている最中の状態（積込機械（積込中）、積込機械（掘削中））と、それ以外（積込機械（別作業））とにさらに分類される。これは、積込みを行っている最中は衝突リスクが高く、ダンプが静止している必要がある、などを考慮し、個別に種別フラグを設けている。

引き続き、俯瞰座標変換部２１０、マーカ付加部２５３の処理内容について説明する。上記のおとり、カメラ１２が送信した周囲映像データは、上方視点変換部２５１、画像合成部２５２により必要な範囲に切り出され、座標変換と配置とが行われ、俯瞰映像となる。一方、俯瞰座標変換部２１０は、検知位置座標２２から高さ３５のｚ軸成分を取り除いた（ｘ，ｙ）の平面座標値を抽出し、距離をピクセル単位に換算するための値を用いて、俯瞰映像のサイズと合致するように平面座標値に対して変換処理を行う。マーカ付加部２５３は、俯瞰座標変換部２１０から変換後の平面座標値、および種別フラグを取得し、種別フラグに応じたマーカ（アイコン画像）を俯瞰映像に重畳する。

図８は、このようにして得られた俯瞰画像の一例を示す模式図である。図８の例では、マーカ付加部２５３により、俯瞰画像内の運搬車両１の位置に、運搬車両１を示すマーカ１Ａが付される。また図８の例では、運搬車両１（マーカ１Ａ）の左方に乗用車３７が存在し、運搬車両１の右方に積込機械３１が存在する場合を示している。

乗用車３７は、基準高さ２４より低い位置に存在するため、通常の障害物と判定される。マーカ付加部２５３の処理としては、種別フラグを参照し、通常障害物もしくは通知範囲外である場合は、障害物に対する通常の表示として、強調表示用の円状マーカ３８を、乗用車３７の周囲に付加する。一方バケット部３２は、基準高さ２４より高い位置に存在するため、積込機械と判定されている。マーカ付加部２５３の処理としては、種別フラグを参照し、積込機械（積込中）、積込機械（掘削中）、積込機械（別作業）、積込機械（範囲外）のいずれかである場合、図８の例では、検知表示を不要としてマーカを付加しない。

図９は、他の俯瞰画像の一例を示す模式図であり、積込機械特有の検知表示を行う場合を示した図である。また図８と同様に、運搬車両１（マーカ１Ａ）の左方に乗用車３７が存在し、運搬車両１の右方に積込機械３１が存在する場合を例示している。乗用車３７には、上記図８の例と同様に円状マーカ３８が重畳表示される。一方積込機械３１について、マーカ付加部２５３は、積込機械の存在する方向を示すために、俯瞰映像の右辺に積込機械特有の検知表示３９を付加する。

警報出力部２５４は、このようにして得られた俯瞰画像を警報器１０に出力する。警報器１０は、マーカ付加部２５３が生成した俯瞰画像（俯瞰映像）を連続して表示するとともに、積込機械以外の障害物が近接位置に存在する場合、注意喚起を促すため、音声を発報する。尚、積込機械３１のみが近接位置に存在する場合、発報は行わないように制御される。この制御は、各オブジェクトＩＤに対応付けられた種別フラグの値に基づき行われる。このように、積込機械とその他の障害物とで異なる報知を行うことで、不要な報知を抑制し、運搬車両１のオペレータは、積込機械とその他の障害物の判別をより容易に行うことができる。

上記の実施形態によれば、周囲の障害物候補が積込機械か否かを判別することで、積込機械である場合は報知形態を変更できるため、積込機械の接近に対して適切に報知を行うことができる。これにより、作業上の安全を確保するための確認作業が効率化され、作業全体の運用効率が向上する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、積込機械ではない障害物が高所に存在する場合において、積込機械と高所の障害物とを判別する実装例について説明する。

図１０は、検知位置座標２２が基準高さ２４よりも上方に存在する場合において、障害物候補が積込機械である場合を示した図である。積込機械３１は、積込みを行う際にバケット部３２が運搬車両１に接近するが、その際に積込機械３１の本体４０は、バケット部３２よりベッセル横端部４１から遠い位置に存在する。第２実施形態では、基準高さ２４より上方に存在する検知位置座標２２とは別に、基準高さ２４より低い位置に存在する検知位置座標である下方検知位置座標４２を新たに設ける。また第２実施形態では、下方検知位置座標４２とベッセル横端部４１との水平方向距離である下方水平距離値４３を設ける。このとき、積込機械３１の本体４０は、バケット部３２より遠い位置に存在するため、下方水平距離値４３は水平距離３４の値より大きな値をとる。

図１１は、検知位置座標２２が基準高さ２４より上方に存在する場合において、検知対象物が積込機械ではない場合を示した概念図である。基準高さ２４より高い位置に存在する障害物として、例えば地形や建物が挙げられる。これらが基準高さ２４より高い位置に存在する場合、検知位置座標２２が基準高さ２４より高い位置に発生する。このとき、地形や建物は垂直もしくは下側の幅が広くなる構造になる事が多いため、下方水平距離値４３は水平距離３４の値より大きな値をとりにくい。

図１２は、第２実施形態における積込機械判定処理の処理内容を示すフローチャートである。ステップＳ０６０以外に関しては、図７に示す第１実施形態の積込機械判定処理の処理内容と同様のため、説明を省略する。

ステップＳ０６０において、積込機械判定部２０９は、下方水平距離値４３から水平距離３４の値を差し引いた差分を算出する。そして、この差分値が所定値以上の場合（Ｓ０６０：Ｙｅｓ）、下方水平距離値４３の方が相当長いことから、積込機械判定部２０９は、当該障害物候補が積込機械であると判定し、ステップＳ０２１に処理を進める。差分値が所定値より小さい場合（Ｓ０６０：Ｎｏ）、当該障害物候補が積込機械以外の通常の障害物であると判断し、ステップＳ０３１に処理を進める。

第２実施形態によれば、周囲に位置する障害物が積込機械であるか否かの判別を、より高精度に行うことができるため、積込機械の接近に対して適切な報知を行うことができる。これにより、作業上の安全を確保するための確認作業が効率化され、作業全体の運用効率が向上する。

（第３実施形態）
第３実施形態では、積込機械をより高精度に判別する方法について説明する。

図１３は、障害物候補が積込機械である場合において、バケット部３２Ａが運搬車両１の車体フレーム２の近傍に存在する場合を示した図である。このとき、積込機械３１Ａに対し検出点２９が複数発生するが、そのうち車体フレーム２に最も近い検出点２９を最近傍検出点４４とする。そして第３実施形態では、最近傍検出点４４から所定値の水平方向距離４５以内となる検出点２９のうち、最も低い検出点２９を代表として検知位置座標２２とする。この検知位置座標２２の決定手法以外の動作については、第１、第２実施形態の態様を適用させることができる。

第３実施形態によれば、広範囲に検出点が存在する場合でも、周囲に位置する障害物が積込機械であるか否かの判別を、より高精度に行うことができ、積込機械の接近に対して適切な報知を行うことができる。これにより、作業上の安全を確保するための確認作業が効率化され、作業全体の運用効率が向上する。

（第４実施形態）
積込作業を行う場合、運搬車両１が停止している状態で行われる。一方、運搬車両１が走行している際に積込機械が近接しているときは、通常の障害物とみなして注意喚起を行った方が好ましい。第４実施形態の運搬車両１は、運搬車両１が停止している状態、すなわちシフトレバーがパーキング（Ｐ）、もしくはニュートラル（Ｎ）に設定されている場合、上記図８、図９に示す態様で俯瞰画像を表示する。また第４実施形態の運搬車両１は、シフトレバーがパーキング（Ｐ）もしくはニュートラル（Ｎ）以外に設定されている場合、積込機械に対しても強調表示用の円状マーカを付した表示となるように切り替え制御する。

図１４は、第４実施形態での周囲監視装置９の機能ブロックの構成を示す図であり、図１５は、第４実施形態の態様により表示可能な俯瞰画像の一例を示す図である。

第４実施形態のマーカ付加部２５３Ａは、上記図８、図９に示す俯瞰画像に加え、通常の障害物と同様の強調表示用の円状マーカ３８Ａを積込機械３１に付した俯瞰画像を作成する（図１５参照）。この場合、マーカ付加部２５３Ａは、種別フラグの値にかかわらず、積込機械３１に対しても通常の障害物として扱うことで、円状マーカ３８Ａを重畳させる処理を行う。

第４実施形態の警報出力部２５４Ａは、シフトレバー装置３０１から現在の設定値を取得する。警報出力部２５４Ａは、この設定値に応じて、図８または図９、もしくは図１５のいずれの俯瞰画像を表示するかを判定し、警報器１０に出力する。シフトレバー装置３０１から取得する設定値が、運搬車両１の停止状態であることを意味するパーキング（Ｐ）、もしくはニュートラル（Ｎ）である場合、警報出力部２５４Ａは、図８または図９に示す俯瞰画像を表示するように切り替え制御する。一方、パーキング（Ｐ）、もしくはニュートラル（Ｎ）以外である場合、警報出力部２５４Ａは、図１５に示す俯瞰画像を表示するように切り替える。警報出力部２５４Ａは、積込機械に対しても、スピーカなどを介して音声メッセージで注意喚起の報知を行うように制御する。

上記例では、運搬車両１の停止状態であるか否かをシフトレバー装置３０１の設定値を用いて判別しているが、運搬車両１の現在速度に基づき判別してもよい。この場合、警報出力部２５４Ａは、運搬車両１の現在の速度値を入力し、この値がゼロである場合、図８または図９に示す俯瞰画像を表示するように切り替える。一方、速度がゼロ以外である場合、警報出力部２５４Ａは、図１５に示す俯瞰画像を表示するように切り替え、スピーカなどを介して音声メッセージで注意喚起の報知を行うように制御する。

第４実施形態により、運搬車両１が停止状態か走行状態であるかに従い、積込機械に関しての報知内容を切り替えることができ、走行時においてはオペレータに対して注意喚起を促す報知内容とすることができる。このことから、より安全を確保することができる。

（その他の態様例）
上記各実施形態の説明では、積込機械を油圧ショベルとして説明したが、積込作業を行う機械であれば、これに限られない。図１６は、検知対象物をホイールローダとした場合について示した図である。障害物候補がホイールローダ４６である場合でも、積込作業を行う時はバケット部３２Ｂが基準高さ２４より高所に位置する。また、運搬車両１に対しバケット部３２Ｂがホイールローダ４６の本体４７よりも接近するため、下方水平距離値４３が水平距離３４の値より大きな値となる。すなわち、ホイールローダ４６についても、上記各実施形態と同様に積込機械の判別を行うことができる。

上記各実施形態では、種別フラグを積込機械（積込中）、積込機械（掘削中）、積込機械（別作業）、積込機械（範囲外）、通常障害物、報知範囲外と設定したが、これに限定されない。種別フラグを少なくとも積込機械とその他の障害物とを区別できるように設定する態様であればよい。

障害物座標算出処理において、検出点２９の中から代表とする検出点を選定しているが、この選定方法は、上記各実施形態の態様に限されない。例えば、水平距離値が小さくなる点を代表点としてもよいし、水平方向座標と高さ方向座標とで別々に代表点を設定し、水平方向の代表点の水平座標と、高さ方向の代表点の高さ座標とを組み合わせて検知位置座標２２にしてもよい。また検出点２９の中から代表点を選定せずに、例えば検出点２９の座標の平均を算出して用いてもよいし、複数の検出点を全て含む様な領域を設定し、領域に含まれる任意の座標を用いてもよい。

積込機械判定処理において、基準高さ２４の設定は任意であり、ベッセル３の上端部３３とは異なる高さに設定しても構わない。

積込機械判定処理において、検知位置座標以外の他の方法と組み合わせて、種別フラグを決定しても良い。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）などによる位置情報を積込機械から運搬車両に送っておくことにより、検知位置座標が基準高さより高くなる前に、予め種別フラグを積込機械と判定しておくことができる。

積込機械判定処理において、上記各実施形態ではタイムスタンプにより積込機械（掘削中）と積込機械（別作業）の判別を行ったが、他の条件を用いて判別してもよい。例えば距離を条件とし、運搬車両から一定距離以上離れた積込機械を、積込機械（別作業）と判別してもよい。

合成映像生成処理において、上記各実施形態の表示方法や発報方法は一例であり、積込機械およびその状態と、積込機械以外の障害物を区別できる報知であればよい。

上記各実施形態ではスピーカにより音声発報を行うものとしたが、作業者の注意を喚起できる装置であれば、スピーカに限らず、例えばランプ点灯もしくはアイコンによる色の変化や光の点滅など、光を用いた報知でもよい。

第２実施形態において、下方検知位置座標４２の設定条件を基準高さ２４より低いこととしたが、下方検知位置座標の高さの設定条件は任意であり、例えば検知位置座標２２より高さの値が一定値以上低い点として定めてもよい。このとき、バケット部３２などを地形や建物と誤認識しないように、バケット部３２の高さ方向の幅以上など十分低い点を定めることが望ましい。

また、検知位置座標２２と下方検知位置座標４２のセンサ横方向（図４や図６などにおける手前／奥側方向）の位置関係については、任意に設定してよい。一例としては、基準高さ２４より下方に存在する障害物候補の座標が、検知位置座標２２に対しバケット部３２のセンサ横方向側の幅よりもセンサ横方向にずれていた場合、下方検知位置座標４２として使用しない。

積込機械３１の本体４０とバケット部３２の位置関係や、外界センサの検知範囲によっては、基準高さ２４の下方に障害物候補が検出されず下方検知位置座標４２が設定されないことがある。この場合、下方水平距離値４３が十分大きいものとし、障害物候補を積込機械と判定する。尚、センサの検知範囲が十分広い場合においては、浮遊物やエラー値の様な積込機械以外として判別してもよい。

以上に詳説したように、本実施形態によって、積込機械が近接して積込作業を行う際に、過剰な報知を低減させることができる。よって、作業上の確認作業が効率化され、作業全体の運用効率を向上させることができる。

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

１：運搬車両
２：車体フレーム
３：ベッセル
４Ａ：前輪
４Ｂ：後輪
９：周囲監視装置
１０：警報器
１１：外界センサ
１２：カメラ
３１、３１Ａ：積込機械
２０１：三次元座標変換部
２０２：座標変換データ記憶部
２０３：検知点群生成部
２０４：代表値抽出部
２０５：識別情報付加部
２０６：オブジェクト記憶部
２０７：高さ閾値記憶部
２０８：高さ比較部
２０９：積込機械判定部
２１０：俯瞰座標変換部
２５１：上方視点変換部
２５２：画像合成部
２５３、２５３Ａ：マーカ付加部
２５４、２５４Ａ：警報出力部
３０１：シフトレバー装置

Claims (5)

1. 運搬車両の周囲にある障害物候補を検知する外界センサと、
   警報器と、
   前記外界センサおよび前記警報器に接続されたコンピュータからなる周囲監視装置と、
   を備える運搬車両であって、
   前記外界センサは、当該外界センサが前記運搬車両に取り付けられた位置を基準とする前記障害物候補の地表面からの高さを検知し、
   前記周囲監視装置は、
   前記障害物候補の高さと、前記障害物候補が積込機械であるか否かを判定するために用いる高さ閾値と、を比較する高さ比較部と、
   前記高さ比較部での比較結果に基づき、前記障害物候補が積込機械であるか否かを判定する積込機械判定部と、
   前記積込機械判定部が前記積込機械であると判定した障害物候補に対する警報指示は前記警報器へ出力せず、前記積込機械判定部が前記積込機械ではないと判定した障害物候補の警報指示は前記警報器へ出力する警報出力部と、
   を備える運搬車両。
2. 請求項１に記載の運搬車両において、
   前記外界センサはレーザを被検知体に対して照射し、前記被検知体から反射されたレーザを受光して、前記レーザの照射角度および前記照射角度に対応する前記被検知体までの距離を出力するライダーであり、
   前記周囲監視装置は、さらに、
   前記外界センサから複数の検知点を取得すると、前記複数の検知点が同一の障害物候補の検知点であるかを判定するための点間距離に基づき、検知点群を生成する検知点群生成部と、
   前記検知点群の中から、高さ方向で最も低い検出点の座標を、前記障害物候補の代表値として抽出する代表値抽出部と、を備え、
   前記高さ比較部は、前記代表値の高さの値と前記高さ閾値とを比較することを特徴とする運搬車両。
3. 請求項１に記載の運搬車両において、
   前記運搬車両は、車輪と、前記車輪上に搭載された車体フレームと、前記車体フレーム上に搭載された荷台とを備える運搬車両であり、
   前記高さ比較部は、前記高さ閾値を前記荷台の上端近傍の高さの値とし、前記外界センサが検知した障害物候補の高さの値と当該高さ閾値とを比較することを特徴とする運搬車両。
4. 請求項１に記載の運搬車両において、
   前記運搬車両は、パーキング、若しくはニュートラルに設定することが可能なシフトレバー装置をさらに備え、
   前記シフトレバー装置は前記周囲監視装置に接続され、
   前記警報出力部は、前記シフトレバー装置から当該シフトレバー装置の設定値を入力し、当該設定値がパーキング、若しくはニュートラルを示す値でない場合、前記積込機械であると判定された障害物候補に対する警報指示を前記警報器へ出力するよう切り替えることを特徴とする運搬車両。
5. 請求項１に記載の運搬車両において、
   前記運搬車両の周囲を撮像し、周囲画像を出力するカメラをさらに備え、
   前記カメラは前記周囲監視装置に接続され、
   前記周囲監視装置は、さらに、
   前記外界センサの座標系を、三次元座標系に変換するための座標変換データを記憶する座標変換データ記憶部と、
   前記外界センサが検知した障害物候補の座標を、前記座標変換データを用いて三次元座標系に変換する三次元座標変換部と、
   三次元座標系に変換された障害物候補の座標を基に、前記周囲画像に基づく表示画像内に撮像された障害物候補の中で、積込機械でないと判定された障害物候補に対してマーカ画像を重畳するマーカ付加部と、を備え、
   前記警報出力部は、前記警報器に前記マーカ画像が重畳された前記表示画像を出力することを特徴とする運搬車両。

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