JP2019167821A - ショベル、及び、作業現場の画像処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】現場を認識することが可能なショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられるアタッチメントと、画像を取得する装置と、画像を取得する装置により取得された画像内における特徴量を求め、求められた特徴量に基づいて画像内の作業現場を判定するコントローラ３０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ショベル、及び、作業現場の画像処理システムに関する。

複数の作業モードを備え、選択された作業モードに基づいてエンジンの回転数等を制御する建設機械の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２４５１１号公報

建設機械であるショベルの作業負荷は、作業の内容によって異なる。例えば同じような積み込み作業であっても、積み込みを行う対象物によって作業負荷は異なる。操作者が作業に応じて常に最適な作業モードを選択するとは限らない。

このため、操作者が選択した作業モードに基づくエンジン回転数や油圧ポンプの設定等では、作業の内容によってはミスマッチな設定となり、不必要にエンジン回転数を上げて燃費を悪化させたり、作業に必要な出力馬力を得られなかったりする場合がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、現場を認識することが可能なショベルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、画像を取得する装置と、画像を取得する装置により取得された画像内における特徴量を求め、前記求められた特徴量に基づいて画像内の作業現場を判定する制御装置と、を備える。

本発明の実施形態によれば、現場を認識することが可能なショベルが提供される。

実施例に係るショベルを例示する側面図である。 実施例に係るショベルを例示する上面図である。 実施例に係るショベルに搭載される油圧システムを例示する図である。 砕石作業現場におけるカメラ画像を例示する図である。 スクラップのマテハン作業現場におけるカメラ画像を例示する図である。 林業における伐採作業現場におけるカメラ画像を例示する図である。 都市土木作業現場におけるカメラ画像を例示する図である。 油圧アクチュエータ制御処理のフローチャートを例示する図である。 旋回用油圧モータ及びブームシリンダを含む油圧駆動回路を例示する図である。 レバー操作量及び油圧アクチュエータへの作動油流量のタイムチャートを例示する図である。 メインポンプにおけるポンプ圧力とポンプ流量との関係を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、実施例に係るショベルを例示する側面図である。図２は、実施例に係るショベルを例示する上面図である。図２には、カメラ、マシンガイダンス装置、及び表示装置の接続関係が示されている。

ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。本実施例では、ブーム角度センサＳ１は水平面に対する傾斜を検出して上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。

アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施例では、アーム角度センサＳ２は水平面に対する傾斜を検出してブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。

バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施例では、バケット角度センサＳ３は水平面に対する傾斜を検出してアーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。

ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。

上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。上部旋回体３には、左側方カメラＳ４、図１には不図示の右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６が取り付けられている。上部旋回体３には、通信装置Ｓ７及び測位装置Ｓ８が取り付けられている。上部旋回体３には、水平面に対する傾斜角を検出する機体傾斜センサや、旋回角速度を検出する旋回角速度センサ等が取り付けられてもよい。

左側方カメラＳ４は、運転席に座った操作者から見て上部旋回体３の左側に取り付けられ、ショベルの左側周辺の画像を取得する撮像装置である。右側方カメラＳ５は、運転席に座った操作者から見て上部旋回体３の右側に取り付けられ、ショベルの右側周辺の画像を取得する撮像装置である。後方カメラＳ６は、上部旋回体３の後方に取り付けられ、ショベルの後方周辺の画像を取得する撮像装置である。

通信装置Ｓ７は、ショベルと外部との間の通信を制御する装置である。本実施例では、通信装置Ｓ７は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量システムとショベルとの間の無線通信を制御する。具体的には、通信装置Ｓ７は、例えば１日１回の頻度で、ショベルの作業を開始する際に作業現場の地形情報を取得する。ＧＮＳＳ測量システムは、例えばネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳ測位方式を採用する。

測位装置Ｓ８は、ショベルの位置及び向きを測定する装置である。本実施例では、測位装置Ｓ８は、電子コンパスを組み込んだＧＮＳＳ受信機であり、ショベルの存在位置の緯度、経度、高度を測定し、且つ、ショベルの向きを測定する。測位装置Ｓ８は、例えばＧＰＳ等によりショベルの現在位置情報を取得してもよい。

キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、ゲートロックレバーＤ５、コントローラ３０、及びマシンガイダンス装置５０が設置されている。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。

マシンガイダンス装置５０は、ショベルの操作をガイドする。マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標施工面とバケット６の先端（爪先）位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に報知することで、操作者にショベルの操作をガイドする。マシンガイダンス装置５０は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。

マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。マシンガイダンス装置５０の各種機能はＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０とは別個に設けられてもよく、或いは、コントローラ３０に組み込まれていてもよい。

入力装置Ｄ１は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０に各種情報を入力するための装置である。本実施例では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の周囲に取り付けられるメンブレンスイッチである。入力装置Ｄ１としてタッチパネル等が用いられてもよい。

音声出力装置Ｄ２は、マシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。本実施例では、音声出力装置Ｄ２として、マシンガイダンス装置５０に接続されている車載スピーカが利用される。音声出力装置Ｄ２として、ブザー等の警報器が利用されてもよい。

表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種画像情報を出力する。本実施例では、表示装置Ｄ３として、マシンガイダンス装置５０に接続されている車載液晶ディスプレイが利用される。

記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。本実施例では、記憶装置Ｄ４として、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置Ｄ４は、マシンガイダンス装置５０等が出力する各種情報等を記憶する。

ゲートロックレバーＤ５は、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。本実施例では、ゲートロックレバーＤ５は、キャビン１０のドアと運転席との間に配置される。キャビン１０から操作者が退出できないようにゲートロックレバーＤ５が引き上げられた場合に、各種操作装置は操作可能となる。一方、キャビン１０から操作者が退出できるようにゲートロックレバーＤ５が押し下げられた場合には、各種操作装置は操作不能となる。

図２に示すように、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６は、伝送媒体ＣＢ１を介して、キャビン１０内に設置されたマシンガイダンス装置５０に接続されている。マシンガイダンス装置５０は、伝送媒体ＣＢ２を介して、キャビン１０内の右斜めピラーに取り付けられている表示装置Ｄ３に接続されている。

伝送媒体ＣＢ１は、上部旋回体３のハウジングの内壁に沿って配置されている。伝送媒体ＣＢ２は、キャビン１０の内壁に沿って配置されている。伝送媒体ＣＢ１、ＣＢ２は、例えば、同軸ケーブル等の任意のケーブルで構成される。

左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、後方カメラＳ６、マシンガイダンス装置５０、及び表示装置Ｄ３は、それぞれ電源ケーブルＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４、ＰＣ５を介して蓄電池７０に接続されている。

図３は、実施例に係るショベルに搭載される油圧システムを例示する図である。図３において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は点線で示されている。

ショベルには、油圧アクチュエータとして、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ２０Ｌ（左用）、走行用油圧モータ２０Ｒ（右用）、及び旋回用油圧モータ２１が設けられている。油圧システムは、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒが吐出する作動油を、１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。

油圧システムは、エンジン１１によって駆動される２つのメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ，４０Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ内に配置されている流量制御弁１５１，１５３，１５５，１５７，１５９を連通する高圧油圧ラインである。センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ内に配置されている流量制御弁１５０，１５２，１５４，１５６，１５８を連通する高圧油圧ラインである。

流量制御弁１５３，１５４は、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。流量制御弁１５４は、ブーム操作レバー１６Ａが操作された場合に作動する。流量制御弁１５３は、ブーム操作レバー１６Ａが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動する。

流量制御弁１５５，１５６は、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つアームシリンダ内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。流量制御弁１５５は、不図示のアーム操作レバーが操作された場合に作動する。流量制御弁１５６は、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動する。

流量制御弁１５７は、メインポンプ１２Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２１で循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

流量制御弁１５８は、メインポンプ１２Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つバケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

流量制御弁１５９は、メインポンプ１２Ｌが吐出する作動油を外部装置へ供給し、且つ外部装置内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。外部装置は、例えば、アーム先端部に装着されるハーベスタ等である。

レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの斜板傾転角を調整することによって、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの吐出量を制御する。レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、コントローラ３０（制御部３１）から送信される制御信号に基づいて、斜板傾転角を調整して吐出量を増減させることでメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を制御する。

ブーム操作レバー１６Ａは、ブーム４を操作するための操作装置であり、コントロールポンプが吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じた制御圧を流量制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。レバー操作量が所定操作量以上の場合には、流量制御弁１５３の左右何れかのパイロットポートにも作動油を導入させる。

圧力センサ１７Ａは、ブーム操作レバー１６Ａに対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度））をパイロット圧として検出し、検出した値をコントローラ３０に出力する。

本実施例に係るショベルには、ブーム操作レバー１６Ａ以外に、操作装置として、左右走行レバー（又はペダル）、アーム操作レバー、バケット操作レバー及び旋回操作レバー等が設けられている。左右走行レバーは、下部走行体１の走行を操作するための操作装置である。アーム操作レバーは、アーム５の開閉を操作するための操作装置である。バケット操作レバーは、バケット６の開閉を操作するための操作装置である。

これらの操作装置は、ブーム操作レバー１６Ａと同様に、コントロールポンプが吐出する作動油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を各油圧アクチュエータに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これらの各操作装置に対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量）は、圧力センサ１７Ａと同様に、対応する圧力センサによって圧力として検出され、検出された値がコントローラ３０に対して出力される。

コントローラ３０は、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、後方カメラＳ６、及び測位装置Ｓ８に接続されている。コントローラ３０は、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６から、各カメラによって撮影された画像のデータを受信する。コントローラ３０は、測位装置Ｓ８から、測位装置Ｓ８が取得したショベルの現在位置情報を受信する。コントローラ３０は、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂの出力を受信する。

コントローラ３０は、制御部３１、判定部３２、記憶部３３を有する。制御部３１及び判定部３２は、コントローラ３０に設けられているＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。記憶部３３は、コントローラ３０に設けられているＲＯＭ等のメモリである。

制御部３１は、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒ、可変絞り弁６０に制御信号を送信する。レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、制御部３１から送信される制御信号に基づいて、斜板傾転角を調整して吐出量を増減させることでメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を変更する。可変絞り弁６０は、制御部３１から送信される制御信号に基づいて、開度を変更して旋回用油圧モータ２１への作動油の流量を変更する。

判定部３２は、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６によって撮影されたショベル周囲のカメラ画像に基づいて、ショベルが実行しようとしている作業を判定する。カメラ画像は、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６による撮像画像そのものと、その撮像画像に基づいて生成される画像とを含む。

判定部３２は、例えば公知の画像認識処理によって、カメラ画像内における物体の形状や色といった特徴量を求め、記憶部３３に記憶されている特徴量データと照合し、ショベルがどのような作業現場にいるかを認識する。公知の画像認識処理は、例えば、ＳＩＦＴ（Scale-Invariant Feature Transform）アルゴリズム、ＳＵＲＦ（Speeded-Up Robust Features）アルゴリズム、ＯＲＢ（ORiented BRIEF （Binary Robust Independent Elementary Features））アルゴリズム、ＨＯＧ（Histograms of Oriented Gradients）アルゴリズム等を用いた画像認識処理、パターンマッチングを用いた画像認識処理等を含む。

図４は、カメラ画像を例示する図である。

図４Ａは、砕石作業現場におけるカメラ画像の例である。判定部３２は、例えば図４Ａに示されるカメラ画像から、画像認識処理によりショベルが砕石作業現場にいることを認識し、ショベルによる作業が砕石の積み卸し作業であると判定する。

図４Ｂは、スクラップのマテハン作業現場におけるカメラ画像の例である。判定部３２は、例えば図４Ｂに示されるカメラ画像から、画像認識処理によりショベルがスクラップのマテハン作業現場にいることを認識し、ショベルによる作業がスクラップのマテリアルハンドリングであると判定する。ショベルは、スクラップのマテハンを行う場合には、例えばアーム先端部にマグネット（金属吸着用）やグラップル（非鉄金属用）が装着される。

図４Ｃは、林業における伐採作業現場におけるカメラ画像の例である。判定部３２は、例えば図４Ｃに示されるカメラ画像から、画像認識処理によりショベルが林業における伐採現場にいることを認識し、ショベルによる作業が伐採作業であると判定する。ショベルは、例えば上部旋回体３が旋回して、上部旋回体３と共に旋回するアーム５及びバケット６で木をなぎ倒すように伐採できる。ショベルは、伐採を行う場合には、例えばアーム先端部にハーベスタが装着される。

図４Ｄは、都市土木作業現場におけるカメラ画像の例である。判定部３２は、例えば図４Ｄに示されるカメラ画像から、画像認識処理によりショベルが都市土木作業現場にいることを認識し、ショベルによる作業が掘削等の土木作業であると判定する。

判定部３２によって判定される作業は、上記にて例示されたものに限られない。判定部３２は、例えばカメラ画像からショベルが田圃、堤防、農園等にいることを認識し、それぞれにおける作業を判定してもよい。

判定部３２は、測位装置Ｓ８によって取得された現在位置情報と、記憶部３３に記憶されている地理情報とに基づいて、ショベルが作業を実行しようとしている作業を判定してもよい。

記憶部３３には、例えば地図情報、山や川等の地形情報、海岸線、公共施設の境界線、及び行政区画等の位置情報等を含む地理情報が記憶されている。判定部３２は、記憶部３３からショベルの現在位置における地理情報を取得し、ショベルが山林における伐採現場にいるのか、都市における土木作業現場にいるのか等を地理情報に基づいて判断し、ショベルの作業を判定する。

制御部３１は、判定部３２による判定結果に基づいて、ショベルに設けられている各油圧アクチュエータを制御する。本実施例では、制御部３１は、判定部３２による判定結果に基づいて、各油圧アクチュエータへの作動油の流量配分を変更する。制御部３１は、判定部３２による判定結果に基づいて、油圧ポンプとしてのメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの馬力を変更する。

図５は、油圧アクチュエータ制御処理のフローチャートを例示する図である。

本実施例では、ショベルにおいてキーオン時に電気系が起動し、図５に示される油圧アクチュエータ制御処理が実行される。油圧アクチュエータ制御処理は、例えば所定時間ごとに実行されてもよく、ショベルの走行停止時に実行されてもよい。

油圧アクチュエータ制御処理では、まずステップＳ１０１にて、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６が、それぞれショベルの周囲を撮影する。左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６によって撮影されたカメラ画像は、コントローラ３０に送信される。

次にステップＳ１０２にて、判定部３２が、左側方カメラＳ４、右側方カメラＳ５、及び後方カメラＳ６によって撮影されたカメラ画像に対して画像認識処理を実行し、各カメラ画像における特徴量を算出する。

ステップＳ１０１にて各カメラがショベルの周囲を撮影し、ステップＳ１０２にて判定部３２が各カメラ画像の特徴量を算出すると、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、判定部３２が、算出した特徴量と、記憶部３３に記憶されている特徴量データとを照合し、ショベルが作業を行う現場に基づいて作業を判定する。

必ずしもカメラ画像に基づいて作業を判定しなくてもよく、例えば測位装置Ｓ８を用いた現在位置情報に基づいて作業を判定してもよい。測位装置Ｓ８によって取得されるショベルの現在位置情報に基づいて作業の判定を行う場合には、ステップＳ１０１にて測位装置Ｓ８が現在位置情報を取得する。続いてステップＳ１０３にて、判定部３２が現在位置情報と記憶部３３に記憶されている地理情報とに基づいて作業を判定する。カメラ画像及び現在位置情報の両方に基づいて作業を判定してもよい。

ステップＳ１０４では、制御部３１が、判定部３２による判定結果に基づいて、ショベルに設けられている油圧アクチュエータを制御する。

図６は、旋回用油圧モータ及びブームシリンダを含む油圧駆動回路５５を例示する図である。

図６に示される油圧駆動回路５５は、上部旋回体３を旋回駆動させるための旋回用油圧モータ２１を駆動させる油圧回路と、ブームシリンダ７を往復駆動させるための油圧回路とを含む。油圧駆動回路５５において破線で囲まれた油圧回路部分１７は、コントロールバルブに設けられている油圧回路を表している。

油圧回路部分１７には、パイロット油圧回路からパイロット圧が供給される。より具体的には、ブーム操作レバー１６Ａで調整されたパイロット圧が、コントロールバルブの流量制御弁１５３，１５４に供給される。旋回レバーで調整されたパイロット圧が、コントロールバルブの流量制御弁１５７に供給される。流量制御弁１５３，１５４，１５７は、パイロット圧に比例してスプールが移動して油路が開くスプール弁である。

ブーム操作レバー１６Ａがブーム４を上昇する方向に操作されると、パイロットポンプから、ブーム操作レバー１６Ａの操作量に応じて調整されたパイロット圧が流量制御弁１５３，１５４に供給される。パイロット圧により流量制御弁１５３，１５４のスプールが移動して油路が開き、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒからの作動油がそれぞれ流量制御弁１５３，１５４を介してブームシリンダ７のボトム側に供給され、ブーム４が上昇する。

旋回レバーが上部旋回体３を旋回させる方向に操作されると、パイロットポンプから、旋回レバーの操作量に応じて調整されたパイロット圧が流量制御弁１５７に供給される。パイロット圧により流量制御弁１５７のスプールが移動して油路が開き、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒからの作動油が旋回用油圧モータ２１に供給され、上部旋回体３が旋回する。

メインポンプ１２Ｌと流量制御弁１５７との間には、可変絞り弁６０が設けられている。可変絞り弁６０は、制御部３１から送信される制御信号により、その開度を変更できる弁である。

可変絞り弁６０が制御信号に応じて開度を小さくすると、メインポンプ１２Ｌから流量制御弁１５７を介して旋回用油圧モータ２１に供給される作動油の流量が低下する。流量制御弁１５７への作動油の流量が低下することで、流量制御弁１５３を介してブームシリンダ７に流れる作動油の流量が増加することになる。この状態では、旋回用油圧モータ２１は作動油の流量が減ることで出力トルクが低下し、ブームシリンダ７は作動油の流量が増えることでシリンダ出力が上昇する。

可変絞り弁６０が制御信号に応じて開度を大きくすると、流量制御弁１５７を介して旋回用油圧モータ２１に流れる作動油の流量が増加する。流量制御弁１５７への作動油の流量が増加することで、流量制御弁１５３を介してブームシリンダ７に流れる作動油の流量が低下することになる。この状態では、旋回用油圧モータ２１は作動油の流量が増えることで出力トルクが上昇し、ブームシリンダ７は作動油の流量が減ることでシリンダ出力が低下する。

制御部３１は、判定部３２によるショベルの作業判定結果に基づいて、開度を変更させる制御信号を可変絞り弁６０に送信する。例えば、砕石や土木における作業では、上部旋回体３を旋回させるよりも、ブーム４を昇降させることが多くなる。そこで、制御部３１は、判定部３２によってショベルの作業が砕石や土木と判定された場合には、可変絞り弁６０の開度を小さくさせる制御信号を送信する。

可変絞り弁６０が開度を小さくすると、流量制御弁１５７への作動油の流量が減って旋回用油圧モータ２１の出力トルクが下がり、流量制御弁１５３への作動油の流量が増えてブームシリンダ７のシリンダ出力が上がる。このように、ショベルの作業が砕石や土木等の場合には、作業における使用頻度が上がるブームシリンダ７への作動油の流量を増やしてシリンダ出力を上げるように、制御部３１が作動油の流量を調整する。

例えばマテハンや伐採における作業では、ブーム４を昇降させるよりも、上部旋回体３を旋回させることが多くなる。そこで、制御部３１は、判定部３２によってショベルの作業がマテハンや伐採と判定された場合には、可変絞り弁６０の開度を大きくさせる制御信号を送信する。

可変絞り弁６０が開度を大きくすると、流量制御弁１５７への作動油の流量が増えて旋回用油圧モータ２１の出力トルクが上がり、流量制御弁１５３への作動油の流量が減ってブームシリンダ７のシリンダ出力が下がる。このように、ショベルの作業がマテハンや伐採等の場合には、作業における使用頻度が上がる旋回用油圧モータ２１への作動油の流量を増やして出力トルクを上げるように、制御部３１が作動油の流量を調整する。

上記したように、ショベルによる作業に応じて可変絞り弁６０の開度を変更して油圧アクチュエータとしての旋回用油圧モータ２１及びブームシリンダ７への作動油の流量配分を変更することで、作業に必要な出力を無駄なく得ることが可能になる。

図７は、レバー操作量及び油圧アクチュエータへの作動油流量のタイムチャートを例示する図である。図７に示されている各グラフは、上段から順に、旋回レバーの操作により調整されたパイロット圧、ブーム操作レバーの操作により調整されたパイロット圧、旋回用油圧モータ２１への作動油の流量、ブームシリンダ７への作動油の流量を示している。

本実施例では、ショベルの作業が砕石及び土木の場合には、旋回用油圧モータ２１への流量を下げてブームシリンダ７への流量を上げるように可変絞り弁６０が制御される。ショベルの作業がマテハン及び伐採の場合には、旋回用油圧モータ２１への流量を上げてブームシリンダ７への流量を下げるように可変絞り弁６０が制御される。

このため、旋回用油圧モータ２１への作動油流量の最大値は、ショベルの作業がマテハン及び伐採の場合の方が、砕石及び土木の場合よりも大きくなる。逆に、ブームシリンダ７への作動油流量の最大値は、ショベルの作業が砕石及び土木の場合の方が、マテハン及び伐採の場合よりも大きくなる。

このように、判定部３２による判定結果に基づいて制御部３１が旋回用油圧モータ２１及びブームシリンダ７への作動油の流量を変更することで、ショベルの作業に応じて作動油の流量配分を最適化し、各作業において必要な出力を無駄なく得ることが可能になる。

本実施例では、旋回用油圧モータ２１への作動油の流量を調整するように油圧駆動回路が構成されているが、他の油圧アクチュエータへの作動油の流量を調整するように油圧駆動回路が構成されてもよい。例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９への作動油の流量を調整するように、油圧駆動回路の各部に可変絞り弁を設け、制御部３１が各可変絞り弁の開度を制御してもよい。

制御部３１は、判定部３２による判定結果に基づいて、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を変更してもよい。

図８は、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒにおけるポンプ圧力とポンプ流量との関係を例示する図である。本実施例では、スピード・パワー重視の第１作業モード、燃費優先の第２作業モード、微操作に適した第３作業モードがショベルに設けられている。各作業モードは、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒにおけるポンプ圧力に対するポンプ流量が調整され、出力馬力が第１作業モード＞第２作業モード＞第３作業モードとなるように設定されている。

制御部３１は、判定部３２によって判定されたショベルの作業に応じて予め定められている作業モードを設定し、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を変更する。制御部３１は、例えば、ショベルの作業が砕石や土木の場合には第１作業モードに設定し、マテハンや伐採の場合には第２作業モードに設定し、その他の作業の場合には第３作業モードに設定する。このように、制御部３１は、作業内容に応じて高い出力馬力が必要な場合には第１作業モードに設定し、低い出力馬力でも作業できる場合には第３作業モードに設定する等、ショベルの作業に応じて予め定められている作業モードを設定する。

制御部３１は、例えば、作業モードに対応する制御信号をレギュレータ１３Ｌ，１３Ｒに送信し、斜板傾転角を調整して吐出量を増減させることでメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を制御する。制御部３１は、図３に示すように、作業モードに対応する制御信号をエンジン１１に送信し、エンジン回転数を調整することでメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を制御してもよい。

このように、ショベルによる作業に応じて作業モードを設定し、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの出力馬力を制御することで、作業において必要以上の馬力を出力することなく、油圧アクチュエータの制御を最適化することが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は上記した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

また、本願は、２０１５年１２月２８日に出願した日本国特許出願２０１５−２５６６８２号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１１ エンジン
１２Ｌ，１２Ｒ メインポンプ
１３Ｌ，１３Ｒ レギュレータ
３０ コントローラ
３１ 制御部
３２ 判定部
３３ 記憶部
Ｓ４ 左側方カメラ
Ｓ５ 右側方カメラ
Ｓ６ 後方カメラ
Ｓ８ 測位装置

Claims (8)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
   画像を取得する装置と、
   画像を取得する装置により取得された画像内における特徴量を求め、前記求められた特徴量に基づいて画像内の作業現場を判定するコントローラと、を備える、
   ショベル。
2. 前記判定は、前記求められた特徴量と記憶部に記憶されているデータとを照合して行われる、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記コントローラは、前記判定に基づいて油圧アクチュエータを制御する、
   請求項１に記載のショベル。
4. 前記コントローラが前記判定に用いる前記特徴量は、物体の形状である、
   請求項１乃至３の何れかに記載のショベル。
5. 下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントとを有するショベルによる作業の内容を判定する、作業現場の画像処理システムであって、
   ショベルの周囲の画像を取得するカメラと、
   ショベルの周囲の画像と、記憶部に記憶されているデータとに基づいてショベルによる作業の内容を判定するコントローラと、を備える、
   作業現場の画像処理システム。
6. ショベルの周囲の画像は、前記カメラが撮像した複数の画像に基づいて生成される１つの画像である、
   請求項５に記載の作業現場の画像処理システム。
7. ショベルの周囲の画像は、ショベルの画像を含む、
   請求項５又は６に記載の作業現場の画像処理システム。
8. ショベルによる作業の内容は、掘削を含む、
   請求項５乃至７の何れかに記載の作業現場の画像処理システム。

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