JP2019196122A - 重機の自動制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重機が後退する際に、周囲で作業中の作業員や他の重機と接触することを抑制する重機の自動制動装置を提供する。【解決手段】ロードローラ１の自動制動装置２０は、ロードローラ１と物体との距離を計測するとともに物体の画像を撮影するステレオカメラ２１と、ロードローラ１と物体との距離に応じて、物体の位置がロードローラ１からの距離に応じて区分される複数の感知領域Ｒ１、Ｒ２の何れに属するか又は何れの感知領域にも属しないかを特定する特定部２２と、画像に含まれる物体が人間又は障害物の何れであるかを識別する識別部２３と、感知領域Ｒ１内に物体が位置する場合及び感知領域Ｒ１、Ｒ２内に人間が位置する場合には、静油圧ブレーキ１５、ネガティブブレーキ１７を作動させる制御部２４と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、道路舗装作業で用いるロードローラ等の重機の自動制動装置に関するものである。

道路舗装作業では、前進及び後退を繰り返す重機が用いられるが、重機の周囲には作業員や他の重機等が存在する混在作業が余儀なくされている。このような重機として、例えば、特許文献１に記載のロードローラ等が知られている。

実開昭６１−１５９４０９号公報

しかしながら、上述したような重機では、重機の後退時には、オペレータが後ろを振り返って後方の安全を確認しながらハンドル操作を行うため、危険を回避するための操作の遅れや判断ミスが生じ、重機周辺の作業員や他の重機との接触事故が少なからず発生する虞があった。

このような接触事故を防止するために、超音波やレーザ等を用いた障害物検知センサを用いて、警報によって作業員や他の重機の接近をオペレータに注意を促し、また作業員に注意を促すものも知られているが、オペレータがハンドル操作又は制動操作を確実に実行することは難しいのが現状である。

そこで、重機が後退する際に、周囲で作業中の作業員や他の重機と接触することを抑制するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る重機の自動制動装置は、複数の制動機構を備える油圧駆動の重機が後退する際に前記重機と物体との距離に応じて前記制動機構を作動させる油圧駆動式重機の自動制動装置であって、前記重機と物体との距離を計測するとともに前記物体の画像を撮影するステレオカメラと、前記物体の位置が前記重機からの距離に応じて区分される複数の感知領域の何れに属するか又は何れの感知領域にも属しないかを特定する特定部と、前記画像に含まれる物体が人間又は障害物の何れであるかを識別する識別部と、特定部の特定結果及び前記識別部の識別結果に応じて前記制動機構を作動させる制御部と、を備えている。

この構成によれば、物体の種類及び物体が位置する感知領域に応じて制動機構を作動させることにより、重機と周辺の作業員又は他の重機との接触を抑制することができる。

また、本発明に係る重機の自動制動装置は、音声又は光によって前記物体の接近を知らせる通知部をさらに備え、前記制御部は、前記物体が感知領域内に位置する場合には、前記通知部を作動させることが好ましい。

この構成によれば、識別部が識別した人間又は物体が特定部が特定した感知領域内に位置する場合には、通知部を作動させることにより、重機のオペレータに注意を促すことができる。

また、本発明に係る重機の自動制動装置は、前記重機が、ロードローラであることが好ましい。

この構成によれば、作業員や他の重機が混在し易い転圧作業において、ロードローラが後退する際に作業員や他の重機との接触を抑制することができる。

また、本発明に係る重機の自動制動装置は、前記制動機構が、静油圧ブレーキ及びネガティブブレーキであり、前記制御部は、前記静油圧ブレーキを作動させて前記重機を減速させた後に、前記ネガティブブレーキを作動させることが好ましい。

この構成によれば、重機が緩やかに減速するため、オペレータへのブレーキショックを軽減することができる。

また、本発明に係る重機の自動制動装置は、前記制御部が、前記重機の後退車速が予め定められた前記重機の後退速度上限を超えないように前記重機の後退速度を制限することが好ましい。

この構成によれば、重機が不用意に高速で後退することを抑制して、作業中の作業員や他の重機との接触を回避することができる。

本発明は、物体の種類及び物体が位置する感知領域に応じて制動機構を作動させることにより、重機と周辺の作業員又は他の重機との接触を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る自動制動装置を適用したロードローラを示す正面図及び側面図。 自動制動装置及び油圧駆動装置の構成を示すブロック図。 ロードローラ後方の２つの感知領域を模式的に示す平面図。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動制動装置２０を適用したロードローラ１を模式的に示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。図２は、油圧駆動装置１０、自動制動装置２０の基本的構成を示す図である。

ロードローラ１は、道路舗装現場において前進及び後進を繰り返して舗装体を締め固める転圧作業を行うタイヤ式ロードローラである。なお、自動制動装置２０を適用可能な重機は、タイヤ式ロードローラに限定されるものではない。

ロードローラ１は、前部フレーム２と後部フレーム３とをセンターピン４を介して連結することで構成されている。前部フレーム２には、前部タイヤ５が前部車軸６に軸支されている。また、後部フレーム３には、並設された後部タイヤ７が後部車軸８に軸支されている。後部フレーム３には、オペレータが着座可能な運転席９が設けられている。

ロードローラ１は、前部車軸６及び後部車軸８を油圧でそれぞれ駆動する公知の油圧駆動装置１０を備えている。油圧駆動装置１０は、ロードローラ１を駆動する複数の油圧モータ１１と、油圧モータ１１に圧油を供給する油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２を制御する油圧制御部１３と、を備えている。

油圧制御部１３は、運転席９に設けられた前後進レバー１４の入力操作に連動して、油圧ポンプ１２への圧油を増減することにより、油圧モータ１１を駆動させてロードローラ１を前後進又は変速させ、若しくは油圧ポンプ１２の圧油の供給を停止してロードローラ１を制動させる、いわゆる静油圧ブレーキ１５を作動させる。通常、ロードローラ１の速度は、転圧作業時には０〜６ｋｍ／ｈ程度の低速に設定され、回送時には６〜１２ｋｍ／ｈ程度の高速に設定される。

運転席９に設けられた駐車ボタン１６は、油圧モータ１１に組み込まれたネガティブブレーキ１７に連動している。ネガティブブレーキ１７は、主に駐停車時のブレーキに用いられるディスクブレーキである。駐車ボタン１６をオンにするとネガティブブレーキ１７が作動するとともに、油圧制御装置１３を介して油圧ポンプ１２の圧油供給が停止し、静油圧ブレーキ１５が作動する。駐車ボタン１６をオフにすると、油圧モータ１１のブレーキを解除することができる。

自動制動装置２０は、ステレオカメラ２１と、識別部２２と、特定部２３と、制御部２４と、を備えている。

ステレオカメラ２１は、後部フレーム３の後端に設けられており、ロードローラ１の後方の画像を撮影可能である。ステレオカメラ２１が撮影した画像には、ロードローラ１の後方に存在する物体、具体的には作業員等の人間や重機等の障害物が含まれ得る。また、ステレオカメラ２１は、ロードローラ１から物体までの距離を計測することができる。

識別部２２、特定部２３及び制御部２４は、図示しない筐体に収容されて、ロードローラ１に搭載されている。識別部２２は、ステレオカメラ２１が計測したロードローラ１から物体までの距離に応じて、物体の位置がロードローラ１からの距離に応じて区分される２つの感知領域Ｒ１、Ｒ２の何れに属するかを特定する。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例では、感知領域Ｒ１はロードローラ１からの距離が０〜２ｍ、感知領域Ｒ２はロードローラ１からの距離が２〜６ｍに設定されている。なお、感知領域の数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であっても構わない。識別部２２は、物体が感知領域Ｒ１又は感知領域Ｒ２の何れに属するのか若しくは物体が感知領域Ｒ２より以遠に位置するのかを制御部２４に送る。なお、図３に示す感知領域Ｒ１、Ｒ２は、平面から視てロードローラ１の車幅に対応した矩形状を呈しているが、この形状に限定されるものではなく、例えば扇状であっても構わない。また、感知領域Ｒ１、Ｒ２は上述した数字に限定されるものではない。

特定部２３は、ステレオカメラ２１が撮影した画像を画像処理することにより、画像に含まれる物体が人間又は障害物の何れであるかを識別する。

具体的には、特定部２３は、画像含まれる物体が、横４０ｃｍ、縦８０ｃｍ程度の大きさ及びそれ以上の大きさのものすべて（オブジェクトクラスＯＣ１）又は横４０ｃｍ、縦１６０ｃｍ程度の大きさ（オブジェクトクラスＯＣ２）であるかを解析する。特定部２３は、オブジェクトクラスＯＣ１であれば、画像に含まれる物体を人間、物を区別することなく障害物であると識別し、オブジェクトクラスＯＣ２であれば、物体を人間であると識別し、オブジェクトクラスＯＣ１、２の何れにも該当しない場合には、物体は人間又は障害物ではないと識別し、その結果を制御部２４に送る。

制御部２４は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御部２４の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現される。制御部２４は、ロードローラ１の後退速度及び予め想定された静油圧ブレーキ１５及びネガティブブレーキ１７の制動力によって定まる制動距離、特定部２３が特定したオブジェクトクラスＯＣ１、２の種類及び識別部２２が特定した物体の位置に応じて、静油圧ブレーキ１５、ネガティブブレーキ１７を作動させる。

基本的には、ロードローラ１の感知領域Ｒ１、Ｒ２内に人間と識別されたものが存在する場合には、制御部２４は、ロードローラ１を直ちに制動し、感知領域Ｒ１、Ｒ２内に障害物が存在する場合で、制御部２４が、制動距離が十分に確保されていないと判断したときは、ロードローラ１を直ちに制動する。

例えば、図３（ａ）に示すように、ロードローラ１が低速で後退している際に、オブジェクトクラスＯＣ１、ＯＣ２の物体が感知領域Ｒ１内に位置するときには、制御部２４は、静油圧ブレーキ１５、ネガティブブレーキ１７を直ちに作用させて、ロードローラ１を制動する。

一方、図３（ｂ）に示すように、オブジェクトクラスＯＣ１の物体が感知領域Ｒ２内に位置するときには、制動距離が確保されているとして、制御部２４は、静油圧ブレーキ１５、ネガティブブレーキ１７を作用させる必要はなく、後述するように、回転灯２５を作動させることにより、オペレータに障害物の接近を知らせることができる。

一方、図３（ｃ）に示すように、オブジェクトクラスＯＣ２の物体が感知領域Ｒ２内に位置するときには、制動距離が確保されているとしても、制御部２４は、静油圧ブレーキ１５、ネガティブブレーキ１７を作用させる。

なお、制御部２４は、物体がオブジェクトクラスＯＣ１、２の何れにも該当しない場合、又は物体が感知領域Ｒ２より以遠に位置する場合には、静油圧ブレーキ１５、ネガティブブレーキ１７を作動させない。

静油圧ブレーキ１５及びネガティブブレーキ１７を作用させて、ロードローラ１を制動する場合には、静油圧ブレーキ１５で減速させた後に、ネガティブブレーキ１７を作用させる等して段階的に制動するのが好ましい。これにより、ロードローラ１が緩やかに減速して、オペレータへのブレーキショックを軽減し、舗装路面へのブレーキ痕の発生を抑制することができる。

また、制動力を確保可能であれば、必ずしも静油圧ブレーキ１５及びネガティブブレーキ１７を並行して作用させる必要はなく何れか一方のみであっても構わない。

なお、ロードローラ１が高速で後退する場合には、制御部２４が、ロードローラ１の後退速度を制限させるように構成しても構わない。例えば、ロードローラ１の後退速度の上限を６ｋｍ／ｈに設定した場合に、ロードローラ１がこの後退速度上限よりも高速で後退する場合には、十分な制動距離を確保できないとして、変速段を固定したり変速信号を遮断する等してロードローラ１の後退速度を６ｋｍ／ｈ未満に制限させることが考えられる。

なお、制御部２４は、感知領域Ｒ１、Ｒ２内にオブジェクトクラスＯＣ１、２の物体が存在する場合には、後部フレーム３に設けられた回転灯２５を作動させる。これにより、ロードローラ１のオペレータに音声又は光によって人間又は障害物の接近を知らせることができる。

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１ ・・・ロードローラ
２ ・・・前部フレーム
３ ・・・後部フレーム
４ ・・・センターピン
５ ・・・前部タイヤ
６ ・・・前部車軸
７ ・・・後部タイヤ
８ ・・・後部車軸
９ ・・・運転席
１０ ・・・油圧駆動装置
１１ ・・・油圧モータ
１２ ・・・油圧ポンプ
１３ ・・・油圧制御部
１４ ・・・前後進レバー
１５ ・・・静油圧ブレーキ
１６ ・・・駐車ボタン
１７ ・・・ネガティブブレーキ
２０ ・・・自動制動装置
２１ ・・・ステレオカメラ
２２ ・・・識別部
２３ ・・・特定部
２４ ・・・制御部
２５ ・・・回転灯（通知部）

Claims (5)

1. 複数の制動機構を備える油圧駆動の重機が後退する際に前記重機と物体との距離に応じて前記制動機構を作動させる重機の自動制動装置であって、
   前記重機と物体との距離を計測するとともに前記物体の画像を撮影するステレオカメラと、
   前記物体の位置が前記重機からの距離に応じて区分される複数の感知領域の何れに属するか又は何れの感知領域にも属しないかを特定する特定部と、
   前記画像に含まれる物体が人間又は障害物の何れであるかを識別する識別部と、
   前記特定部の特定結果及び前記識別部の識別結果に応じて前記制動機構を作動させる制御部と、
   を備えていることを特徴とする重機の自動制動装置。
2. 音声又は光によって前記物体の接近を知らせる通知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記物体が感知領域内に位置する場合には、前記通知部を作動させることを特徴とする請求項１記載の重機の自動制動装置。
3. 前記重機は、ロードローラであることを特徴とする請求項１又は２記載の重機の自動制動装置。
4. 前記制動機構は、静油圧ブレーキ及びネガティブブレーキであり、
   前記制御部は、前記静油圧ブレーキを作動させて前記重機を減速させた後に、前記ネガティブブレーキを作動させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の重機の自動制動装置。
5. 前記制御部は、前記重機の後退車速が予め定められた前記重機の後退速度上限を超えないように前記重機の後退速度を制限することを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の重機の自動制動装置。