JP2022126348A - Work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業動作を実施する作業機械に関する。 The present invention relates to work machines that perform work operations.
作業機械は、人に代わって様々な作業を実施する機械であり、例えば油圧によって駆動する油圧ショベルはその1例である。油圧ショベルを用いて土管の埋設作業などを実施する際、油圧ショベルと補助作業者が共同で作業を実施することがある。補助作業者が油圧ショベルの運転者から見て作業機の死角内や、直接目視できない溝の底などにいる場合、運転者が補助作業者の存在に気づかず作業機を操作し、作業機が補助作業者に対して接触する恐れがある。 A work machine is a machine that carries out various works on behalf of a person, for example, a hydraulic excavator driven by hydraulic pressure is one example. When a hydraulic excavator is used to bury a clay pipe or the like, the hydraulic excavator and an auxiliary worker may work together. If the auxiliary operator is in the blind spot of the work equipment or at the bottom of a ditch where the operator cannot directly see the auxiliary operator, the operator may operate the work equipment without noticing the presence of the auxiliary operator, causing the work equipment to stop working. Risk of contact with auxiliary workers.
下記特許文献1は、油圧ショベルの周囲を複数の検知空間に区切り、そのいずれかにおいて物体(人を含む)が検知された場合、物体へ向かう方向以外への車体の動きを許容する油圧ショベルを記載している。 Patent Document 1 below describes a hydraulic excavator that divides the circumference of a hydraulic excavator into a plurality of detection spaces, and allows the movement of the vehicle body in a direction other than the direction toward the object when an object (including a person) is detected in one of them. described.
特許文献1においては、物体が検知された方向へ作業機を動作させることは禁止される。これにより作業効率が低下する可能性がある。さらに、作業の障害にならない物体を検知した場合であっても、その物体へ向かう方向への動作が禁止されるので、作業が阻害される可能性がある。 In Patent Document 1, it is prohibited to operate the working machine in the direction in which the object is detected. This may reduce work efficiency. Furthermore, even if an object that does not interfere with the work is detected, the work may be hindered because movement toward the object is prohibited.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、周辺に存在する人に対して接触する可能性を低減することにより、安全性と作業効率との両立を図ることができる作業機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by reducing the possibility of contact with people in the surroundings, it is possible to achieve both safety and work efficiency. The purpose is to provide a machine.
本発明に係る作業機械は、作業装置の姿勢に基づき前記作業装置と人との間の距離を算出し、その距離が閾値以下であれば前記作業装置の動作速度を低減する。 The working machine according to the present invention calculates the distance between the working device and the person based on the posture of the working device, and reduces the operating speed of the working device if the distance is equal to or less than a threshold.
本発明に係る作業機械によれば、人が検出された場合であっても作業機の動作を即時停止せず、動作速度を次第に低減する。これにより、人に対する安全性を確保するとともに、作業効率の過剰な低下を回避することができる。 According to the working machine of the present invention, even when a person is detected, the operation of the working machine is not immediately stopped, and the operating speed is gradually reduced. As a result, it is possible to ensure the safety of people and avoid an excessive decrease in work efficiency.
図1は、本発明の実施形態に係る油圧ショベル301を示す側面図である。油圧ショベル301は、左右一対の覆帯302aと302bを備えた下部走行体303、下部走行体303の上部に旋回可能に設けた上部旋回体304、一端が上部旋回体304に連結された多関節型の作業機300、を備えている。
FIG. 1 is a side view showing a
下部走行体303には、覆帯302aと302bをそれぞれ駆動させる走行モータ318aと318bが搭載されている。上部旋回体304の前方左側には運転室305が設置されている。上部旋回体304前方中央部には作業機300が取り付けられている。
作業機300は、上部旋回体304の前方中央部に設けられたブームフート(図示せず)に上下揺動自在に取り付けられたブーム310、ブーム310の先端に前後方向に揺動自在に取り付けられたアーム312、アーム312の先端に上下回動自在に取り付けられた作業具(アタッチメント)であるバケット314、を備えている。ブーム310、アーム312、バケット314は、作業機300が作業動作を実施するために用いる作業装置として機能する。
A
作業機300は、ブームフートとブーム310に連結され、ブーム310を上下方向に揺動させる油圧アクチュエータのブームシリンダ311、ブーム310とアーム312とに連結され、アーム312を上下方向に揺動させる油圧アクチュエータのアームシリンダ313、アーム312とバケット314とに連結され、バケット314を上下方向に回動させる油圧アクチュエータのバケットシリンダ315、を有している。
The
リンク320はバケット314とバケットシリンダ315を連結し、リンク321はアーム312とバケットシリンダ315とリンク320を連結している。
図2は、油圧ショベル301の側面図である。運転室305の上面にカメラ104L、上部旋回体304の上面にカメラ104R、ブーム310の両側面にカメラ105Lおよびカメラ105R、アーム312の両側面にカメラ106Lおよびカメラ106R、アーム312の上面にカメラ107がそれぞれ取付けられている。各カメラは、作業機300周辺の人を検出する人検出器として動作する。
FIG. 2 is a side view of the
それぞれのカメラはレンズの中心から伸びた破線で囲われた領域を撮影する。撮影領域が重なるように各カメラを配置することにより、作業機300周辺に存在する人を確実に検出することができる。本実施形態ではブーム310およびアーム312の両側面にカメラが取り付けられているが、代わりにそれぞれの下面にカメラが取り付けられていてもよい。
Each camera captures the area enclosed by the dashed line extending from the center of the lens. By arranging the cameras so that their photographing areas overlap, it is possible to reliably detect a person present around
それぞれのカメラで撮影された画像は、運転室305に設置されたコントローラ100(後述)によって画像処理が施され、周辺に存在する人の検出に用いられる。人の検出手段としてカメラの代わりに超音波センサ、LiDAR(測距センサ)等を用いたり、これらを複数組合せて用いたりしてもよい。
An image captured by each camera is subjected to image processing by a controller 100 (described later) installed in the driver's
ブーム310、アーム312、リンク321には慣性計測装置101、102、103(姿勢検出器)がそれぞれ取付けられている。慣性計測装置101~103は、基準(例えば水平な地面)に対する角度を計測する。コントローラ100は、各慣性計測装置が計測した角度を用いて、作業機300の姿勢を算出する。作業機300の姿勢検出器として慣性計測装置の代わりに各関節に取付けられたポテンショメータや各シリンダに取付けられた変位センサなどを用いてもよい。
図3は、油圧ショベル301の上面図である。各カメラの検出可能範囲は、少なくともいずれかの他カメラの検出可能範囲と互いに重なるようになっている。
FIG. 3 is a top view of the
図4Aと図4Bは、油圧ショベル301を制御する制御装置の構成図である。記載の便宜上、制御装置の構成図を2つの図面に分けて記載した。図中のマーク『A』の箇所は図4Aと4Bとの間で互いに接続されている。
4A and 4B are configuration diagrams of a control device that controls the
1および2は原動機によって駆動される可変容量型油圧ポンプ(以下、油圧ポンプという)、1Aおよび2Aは油圧ポンプの容積を変化させる押しのけ容積可変部材(以下、斜板で代表させる)、1Bおよび2Bは斜板1A、2Aの傾転を制御するレギュレータである。
1 and 2 are variable displacement hydraulic pumps (hereinafter referred to as hydraulic pumps) driven by the prime mover, 1A and 2A are displacement variable members (hereinafter represented by swash plates) that change the displacement of the hydraulic pumps, 1B and 2B. is a regulator for controlling tilting of the
311はブームシリンダ、313はアームシリンダ、315はバケットシリンダ、319は旋回モータ、318aおよび318bは左右の走行モータ、3および4はブームシリンダ311の圧油の給排を制御するブーム流量制御弁、5および6はアームシリンダ313の圧油の給排を制御するアーム流量制御弁、7はバケットシリンダ315の圧油の給排を制御するバケット流量制御弁である。これらの他に旋回モータ319、左右の走行モータ318aおよび318b、アタッチメント(図示せず)の各油圧アクチュエータにも、これらの圧油の給排を制御する流量制御弁がそれぞれ備えられている。ブーム流量制御弁3と4、アーム流量制御弁5と6、およびバケット流量制御弁7は、それぞれ対応する操作レバー装置8、9、10によって操作量に比例して生成されるパイロット圧により操作される。
311 is a boom cylinder; 313 is an arm cylinder; 315 is a bucket cylinder; 319 is a swing motor;
11Aはブーム上げ側のパイロット圧を検出する圧力センサ、11Bはブーム下げ側のパイロット圧を検出する圧力センサ、12Aはアーム引き側のパイロット圧を検出する圧力センサ、12Bはアーム押し側のパイロット圧を検出する圧力センサ、13Aはバケット巻き込み側のパイロット圧を検出する圧力センサ、13Bはバケット排土側のパイロット圧を検出する圧力センサである。 11A is a pressure sensor that detects the pilot pressure on the boom raising side, 11B is a pressure sensor that detects the pilot pressure on the boom lowering side, 12A is a pressure sensor that detects the pilot pressure on the arm pulling side, and 12B is the pilot pressure on the arm pushing side. 13A is a pressure sensor that detects the pilot pressure on the bucket entrainment side, and 13B is a pressure sensor that detects the pilot pressure on the bucket discharge side.
コントローラ100は、圧力センサ11A、11B、12A、12B、13A、13Bが出力する圧力値、慣性計測装置101、102、103が出力する角度、ならびにカメラ104L、104R、105L、105R、106L、106R、107の映像信号を受け取り、所定の演算処理(詳細は後述する)を実施することにより、パイロット回路に設けられた電磁弁14A、14B、15A、15B、16A、16B、ならびにレギュレータ1B、2Bに設けられた電磁弁1C、2Cに対して出力する電流値を計算する。コントローラ100は、計算した電流値にしたがって、各電磁弁を駆動する電流を出力する。
図5は、コントローラ100の機能構成図である。コントローラ100の機能は、目標動作速度演算部100A、姿勢演算部100B、人検出部100C、油圧ポンプ容積演算部100D、制御演算部100E、出力処理部100F、によって構成されている。
FIG. 5 is a functional configuration diagram of the
目標動作速度演算部100Aは、パイロット圧センサ11A、11B、12A、12B、13A、13Bで検出されたパイロット圧に基づき、後述の図6Aに示すようなパイロット圧と油圧アクチュエータ目標動作速度の関係を記憶したテーブルを用いて各アクチュエータの目標動作速度を演算する。
The target
姿勢演算部100Bは、慣性計測装置101、102、103で検出されたブーム310、アーム312、リンク321の水平面に対する角度、ならびに各関節間の寸法等を用いて作業機300の姿勢を演算する。
人検出部100Cは、カメラ104L、104R、105L、105R、106L、106R、107が撮影した映像からパターン認識等によって作業機300周囲における人の存在を検出する。人が検出された場合、人検出部100Cは、検出された距離と方向に基づき作業機300と人との間の距離を演算する。計算方法については後述する。
油圧ポンプ容積演算部100Dは、各パイロット圧に基づき、後述の図6Bに示すような各パイロット圧のうちの最大値と油圧ポンプ目標吐出流量の関係を記憶したテーブルを用いて油圧ポンプ1と2の目標吐出流量をそれぞれ演算する。
Based on each pilot pressure, the hydraulic pump
制御演算部100Eは、目標動作速度演算部100Aが演算した各アクチュエータの目標動作速度、姿勢演算部100Bが演算した作業機300の姿勢、人検出部100Cが演算した制限領域における人200の検出情報、人検出部100Cが演算した作業機300と人200との間の距離、油圧ポンプ容積演算部100Dが演算した油圧ポンプ1と2の目標吐出流量、に基づき、所定の演算によって各電磁弁を駆動するための電流値を計算し、演算結果を出力処理部100Fへ出力する。
The
出力処理部100Fは、制御演算部100Eが計算した電流値を有する駆動電流を、各電磁弁に対して出力する。
The
図6Aは、パイロット圧と油圧アクチュエータ目標動作速度との間の関係を記述したデータテーブルの構成例を示す。このデータテーブルは、コントローラ100内の記憶装置などに格納しておくことができる。後述するデータテーブルも同様である。目標動作速度演算部100Aは、図6Aのデータテーブルを参照することにより、操作パイロット圧Piに対応した油圧アクチュエータの目標動作速度Vtgtを取得する。
FIG. 6A shows a configuration example of a data table describing the relationship between pilot pressure and hydraulic actuator target operating speed. This data table can be stored in a storage device or the like within the
図6Bは、パイロット圧センサ11A、11B、12A、12B、13A、13Bで検出されたパイロット圧の中の最大操作パイロット圧と油圧ポンプ目標吐出流量との間の関係を記述したデータテーブルの構成例を示す。油圧ポンプ容積演算部100Dは、図6Bのデータテーブルを参照することにより、最大操作パイロット圧Pimaxに対応した油圧ポンプ目標吐出流量Qtgtを取得する。
FIG. 6B is a configuration example of a data table describing the relationship between the maximum operating pilot pressure among the pilot pressures detected by the
図6Cは、流量制御弁のスプールの変位量と流量制御弁の開口面積との間の関係を記述したデータテーブルの構成例を示す。本実施形態における油圧ショベル301が各部を駆動するために用いる油圧回路は、メータイン回路(油圧アクチュエータへ供給される圧油を流量制御弁により制御する回路)、メータアウト回路(油圧アクチュエータから排出される圧油を流量制御弁により制御する回路)、ブリードオフ回路(油圧タンクへ戻る圧油を流量制御弁により制御する回路)、を有する。油圧ポンプ容積演算部100Dは、図6Cのデータテーブルを参照することにより、油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油の流量(メータイン流量)と、油圧ポンプからセンタバイパス流路を介してタンクに還流される圧油の流量(ブリードオフ流量)を、スプール変位量にしたがって(すなわちパイロット圧にしたがって)制御する。
FIG. 6C shows a configuration example of a data table describing the relationship between the amount of displacement of the spool of the flow control valve and the opening area of the flow control valve. The hydraulic circuit used by the
すなわち、本実施形態における油圧回路としては、例えばオープンセンタ型のものを用いることができる。オープンセンタ型油圧回路においては、流量制御弁のスプールが中立位置のとき、ポンプとタンクとが流量制御弁のセンタバイパス油路により接続される。パイロット圧がゼロの場合にはセンタバイパス油路のみが開いているので、すべての圧油がブリードオフ流量としてタンクに還流される。一方、操作パイロット圧の増加に従い、センタバイパス油路が流量制御弁のセンタバイパス絞りによって絞られ(開口面積が減少)つつ、流量制御弁のメータイン絞りおよびメータアウト絞りが開き始め(開口面積が増加)一部の圧油がタンクに還流されつつ、残りの圧油が油圧アクチュエータに供給される。操作パイロット圧が最大の場合にはセンタバイパス油路がセンタバイパス絞りにより閉じられ、メータイン絞り、メータアウト絞りのみが開いているので、すべての圧油が油圧アクチュエータに対して供給される。 That is, for example, an open center type hydraulic circuit can be used as the hydraulic circuit in this embodiment. In the open center hydraulic circuit, when the spool of the flow control valve is in the neutral position, the pump and the tank are connected by the center bypass oil passage of the flow control valve. Since only the center bypass oil passage is open when the pilot pressure is zero, all the pressure oil is returned to the tank as the bleed-off flow rate. On the other hand, as the operation pilot pressure increases, the center bypass oil passage is throttled by the center bypass throttle of the flow control valve (opening area decreases), and the meter-in throttle and meter-out throttle of the flow control valve begin to open (opening area increases). ) Part of the pressure oil is returned to the tank, while the rest of the pressure oil is supplied to the hydraulic actuator. When the operating pilot pressure is maximum, the center bypass oil passage is closed by the center bypass throttle, and only the meter-in throttle and meter-out throttle are open, so all the pressure oil is supplied to the hydraulic actuators.
図6Dは、操作パイロット圧と油流量との間の関係を記述したデータテーブルの例を示す。図6Aに示すパイロット圧と油圧アクチュエータ目標動作速度との間の関係から、図6Dの実線に示すパイロット圧とメータイン流量の関係を求め、さらに図6Dの破線に示すブリードオフ流量を加算することにより、図6Bのテーブルに示すパイロット圧と油圧ポンプ目標吐出流量との間の関係を求めることができる。油圧ポンプ容積演算部100Dは、図6A、図6C、図6Dのデータテーブルを用いて図6Bのデータテーブルを動的に算出してもよいし、あらかじめ図6Bのデータテーブルを算出した上でその結果を保持しておきこれを用いて制御演算を実施してもよい。
FIG. 6D shows an example data table describing the relationship between operating pilot pressure and oil flow. From the relationship between the pilot pressure and the hydraulic actuator target operating speed shown in FIG. 6A, the relationship between the pilot pressure and the meter-in flow rate indicated by the solid line in FIG. , the relationship between the pilot pressure and the hydraulic pump target discharge flow rate shown in the table of FIG. 6B can be obtained. The hydraulic pump
図7は、作業機300の周辺領域の例である。コントローラ100は、作業機300の周辺領域を以下の2つに分けてセットする:(a)人の存在の検出のみを行う検出領域;(b)検出領域に内包され、人が検出されると後述する演算処理によって作業機300の動作速度を低減する制限領域。制限領域は最も大きい状態では作業機300の可動領域と一致する。制限領域の大きさは、作業機300の姿勢に応じて油圧ショベル301の車体に対して前後方向と上下方向それぞれに可変である。作業機300が大きく動作するほど(すなわち作業機300と人200との間の距離Dが小さくなるほど)、コントローラ100は制限領域のサイズを大きくセットする。制限領域をこのように構成することにより、作業機300を巻き込んだ状態で作業しているにもかかわらず、可動領域の端において補助作業者以外の人を検出することによって作業機300の動作速度が低減されて作業効率が低下するのを防ぐことができる。すなわち、動作速度を制限する領域と制限を設けない領域を区別することにより、安全性と作業効率を両立することができる。
FIG. 7 is an example of a peripheral area of work implement 300 . The
図8は、人検出部100Cが作業機300と人との間の距離を演算する方法について説明する図である。バケット314の前に人200が存在し、アーム312の上面に取付けられたカメラ107の映像によって検出された場合を想定する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a method for
図8のように上部旋回体304の旋回中心を原点として座標系を取る場合、(a)カメラ107と人200を結んだ直線(破線)の距離、(b)その直線とカメラ107の中心線との間の角度、をXY平面とXZ平面に投影すると、それぞれ(a)Lxy、Lxz、(b)θxy、θxzで表される。
When a coordinate system is taken with the center of rotation of the upper
原点に対するカメラ107のレンズ中心の座標(Xc,Yc,Zc)は下記の通り表される。LsxおよびLszは、あらかじめ記憶されたブーム310の寸法およびアーム312に対するカメラ107の取り付け位置、慣性計測装置101および102が検出したブーム310およびアーム312の角度、を用いてそれぞれ以下のように算出することができる。
The coordinates (Xc, Yc, Zc) of the lens center of the
(Xc,Yc,Zc)=(Lsx,0,Lsz) (Xc, Yc, Zc) = (Lsx, 0, Lsz)
カメラ107の座標(Xc,Yc,Zc)、カメラ107の中心線が鉛直となす角度θs、Lxy、Lxz、θxy、θxzを用いると、原点に対する人200の座標(Xh,Yh,Zh)は下記の通り表される。カメラ107の中心線が鉛直となす角度θsは、アーム312に対するカメラ107の取り付け角度、慣性計測装置102で検出されたアーム312の角度を用いて算出することができる。
Using the coordinates (Xc, Yc, Zc) of the
(Xh,Yh,Zh)=
(
Lsx+Lxz・sin(θxz+θs),
Lxv・sinθxy,
Lsz-Lxz・cos(θxz+θs)
)
(Xh, Yh, Zh) =
(
Lsx+Lxz·sin(θxz+θs),
Lxv·sin θxy,
Lsz−Lxz・cos(θxz+θs)
)
図9は、人検出部100Cが作業機300と人との間の距離を演算する方法について説明する図である。人検出部100Cは、姿勢演算部100Bが演算した作業機300の姿勢とブーム310、アーム312、バケット314の外形情報を用いて、作業機300と人200との距離を算出する。図9に示すようにバケット314の外形情報として外形上に点を複数配置し、作業機300の姿勢に応じて各点の座標を演算する。この演算はブーム310およびアーム312に対しても実施される。人検出部100Cは、これら各点の座標と人200の座標(Xh,Yh,Zh)との間の距離を算出し、最も短い距離を作業機300と人200との距離として採用する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for
図10は、制御演算部100Eが実施する処理を説明するフローチャートである。以下図10の各ステップについて説明する。
FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing performed by the
(図10:ステップS1001)
制御演算部100Eは、運転者が作業機300を操作中に制限領域において人200が検出されたとき、現在の作業機300の姿勢に基づき、各アクチュエータが現在の目標動作速度で動作し続けた場合の所定時間後における作業機300の姿勢を算出する。制御演算部100Eは、算出した姿勢に基づき、作業機300と人200との間の距離Dを推定する。算出手順は図8~図9を用いて説明したものである。
(Fig. 10: Step S1001)
When the human 200 is detected in the restricted area while the driver is operating the
(図10:ステップS1002)
S1001において推定した距離Dが閾値Dth以下であればS1003へ進み、それ御外であればS1001に戻る。
(Fig. 10: Step S1002)
If the distance D estimated in S1001 is equal to or less than the threshold value Dth, the process proceeds to S1003; otherwise, the process returns to S1001.
(図10:ステップS1003)
制御演算部100Eは、作業機300の目標動作速度を、距離Dに応じて低減する。本ステップにおける処理の具体例については後述の図11を用いて説明する。
(Fig. 10: Step S1003)
(図10:ステップS1004)
制御演算部100Eは、作業機300の姿勢と距離DをS1001と同様に再算出する。距離Dが前回算出時よりも大きければS1006へ進み、それ以外であればS1005へ進む。すなわち、距離Dを算出するごとに作業機300と人200が互いに離れていくのであればS1006へ進み、互いに接近していく(例:人200がその場から移動しない、もしくは作業機300に近づいてくる)のであればS1005へ進む。
(Fig. 10: Step S1004)
(図10:ステップS1004:補足)
距離Dの前回算出値とは、S1004を最初に実施する場合はS1001において算出した値であり、S1004を2回目以降に実施する場合はS1004を前回実施したときの算出値である。
(Fig. 10: Step S1004: Supplement)
The previous calculated value of the distance D is the value calculated in S1001 when S1004 is performed for the first time, and the calculated value when S1004 was performed last time when S1004 is performed for the second time or later.
(図10:ステップS1005)
制御演算部100Eは、運転者が操作レバー装置8、9、10を操作していればS1003へ戻り、操作をしていなければ本フローチャートを終了する。すなわち運転者が操作終了するまで本フローチャートを継続する。
(Fig. 10: Step S1005)
The
(図10:ステップS1005:補足)
運転者が現在の作業動作とは異なる操作入力を操作レバー装置8、9、10に対して入力した場合は、必ずしも距離Dがさらに小さくなるとは限らない。したがって、操作内容に基づき距離Dが大きくなると推定されるのであれば、S1003に戻ったとき目標動作速度をさらに低減しなくてもよい場合もあり得る。一方でより安全性を高めたいのであれば、操作入力がされている以上は接触可能性が高まるとみなして、操作内容に関わらず目標動作速度をさらに低減してもよい。後述するS1006~S1007においても同様である。
(Fig. 10: Step S1005: Supplement)
When the driver inputs an operation input different from the current work operation to the
(図10:ステップS1006~S1007)
制御演算部100Eは、運転者が操作レバー装置8、9、10の操作を終了するまで(S1007:Yesになるまで)、目標動作速度を低減した状態を維持する。距離Dが次第に大きくなっている場合は、人200と作業機300との間に距離が次第に離れているので、本来であれば目標動作速度を低減した状態を維持する必要はない。ただし油圧ショベル301を停止して周囲を確認することを運転者に対して促すために、本ステップによって目標動作速度を低減した状態を維持することとした。
(Fig. 10: Steps S1006-S1007)
The
図11は、S1003において制御演算部100Eが用いるデータテーブルの例である。距離Dに対する目標動作速度Vtgtの低減率αを、図11のようなデータテーブルにあらかじめ定義しておく。データテーブルはコントローラ100内に格納しておけばよい。制御演算部100Eは、低減率αを、各アクチュエータの目標動作速度と油圧ポンプ1、2の目標吐出流量に対して乗じることにより、目標動作速度を低減する。距離D がDminとなった時点で目標動作速度を0まで低減(すなわち作業装置を停止)させる。
FIG. 11 is an example of a data table used by the
図12は、目標動作速度と目標吐出流量をそれぞれ目標圧力へ変換するために用いるデータテーブルの例である。制御演算部100Eは、各アクチュエータの目標動作速度と油圧ポンプ1、2の目標吐出流量を、それぞれ図12に示すようなデータテーブルを用いて、パイロット回路に設けられた電磁弁の目標圧力と油圧ポンプのレギュレータに設けられた電磁弁の目標圧力へ、それぞれ変換する。各アクチュエータの目標動作速度を低減前のVtgtからVtgt’へ低減することにより、パイロット回路に設けられた電磁弁の目標圧力はPitgtからPitgt’に低減される。これによって流量制御弁のスプールの変位量が中立寄りに戻り、メータイン絞りとメータアウト絞りが共に絞られ、センタバイパス絞りが開くようになる。油圧ポンプ1、2の目標吐出流量を低減前のQtgtからQtgt’へ低減することにより、レギュレータに設けられた電磁弁の目標圧力はPptgtからPptgt’に低減される。
FIG. 12 is an example of a data table used to convert the target operating speed and target discharge flow rate into target pressures. The
図13は、作業装置の動作速度を低減することによって人との衝突を回避する様子を示す図である。作業機300の前方に人200を検出すると、コントローラ100は所定時間後(図13においてはt秒後)における作業機300の姿勢と、その時点における人200と作業機300との間の距離D’を推定する。距離D’が閾値Dth以下である場合、図10のフローチャートにしたがって、目標動作速度に対して低減率αを乗じることにより、動作速度を低減する。これによりt秒後における人200と作業機300との間の実際の距離D’’は、推定した距離D’よりも大きくなる。したがって、動作速度を低減しないまま動作を継続する場合よりも、人に対して衝突する可能性を低減できる。さらに、作業機300の動作を即時停止する(あるいは人200の方向へ向かう動作を禁止する)のではなく、距離Dに応じて動作速度を次第に低減させることにより、作業を継続しながらも人200に対する接触可能性を下げることができる。すなわち作業効率と安全性を両立することができる。
FIG. 13 is a diagram showing how a collision with a person is avoided by reducing the operating speed of the working device. When
<本発明の変形例について>
以上の実施形態において、コントローラ100が備える各機能部は、その機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアによって構成することもできるし、その機能を実装したソフトウェアを演算装置が実行することによって構成することもできる。
<Regarding Modifications of the Present Invention>
In the above embodiment, each functional unit included in the
以上の実施形態において、作業装置(ブーム310/アーム312/バケット314)の周辺にカメラを配置した例を説明したが、その他の部位にカメラその他の人検出器を配置することもできる。例えばブーム310の上下面、アーム312の下面、などに人検出器を配置してもよい。人検出器は少なくとも2つ以上配置し、互いの検出範囲のうち少なくとも一部が重なり合うようにすることが望ましい。あるいは、油圧ショベルのように作業機300の前方に作業アームを延伸させて作業するような作業機械においては、特にアーム312(およびブーム310)の下方とバケット314の前方が死角になりやすいので、特にこれら領域における人200を確実に検知できる位置に人検出器を配置するようにしてもよい。
In the above embodiment, an example in which the cameras are arranged around the working device (
以上の実施形態において、バケット314の外形上の基準点と人200との間の距離のうち最も小さいものを距離Dとして採用することを説明した。これはバケット314が人200と接触することを想定したものである。バケット314以外の部位が人200と接触する可能性がある場合は、作業機300の外形上のその他の点と人200との間の距離のうち最も小さいものを、距離Dとして採用してもよい。すなわち、作業機300の作業装置のうち人200と接触する可能性がある全ての箇所について基準点をセットすることにより、距離Dを求めてもよい。あるいは作業機300の外形のうち人と接触する可能性が高いと考えられる箇所をあらかじめ想定し、そのなかから基準点を選択してもよい。基準点は作業機300の姿勢にしたがって接触可能性が高い箇所のなかから動的に選択してもよい。
In the above embodiment, it has been explained that the smallest distance between the reference point on the outer shape of
以上の実施形態においては、作業機械の例として油圧ショベル301を例示したが、本発明はその他の作業機械に対して適用することもできる。例えば、作業を実施する作業装置が人200と接触する可能性が高まる(距離Dが次第に小さくなる)ときは作業装置の目標動作速度を低減することにより、その他の作業機械においても以上の実施形態と同様の効果を発揮できる。
Although the
8、9、10:操作レバー装置(操作器)
100:コントローラ
101、102、103:慣性計測装置(姿勢検出器)
104L、104R、105L、105R、106L、106R、107:カメラ(人検出器)
300:作業機
301:油圧ショベル
310:ブーム(作業装置)
312:アーム(作業装置)
314:バケット(作業装置)
8, 9, 10: Operation lever device (operator)
100:
104L, 104R, 105L, 105R, 106L, 106R, 107: Camera (human detector)
300: Work machine 301: Hydraulic excavator 310: Boom (work device)
312: Arm (work device)
314: Bucket (work device)
Claims (8)
作業動作を実施する作業装置と、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出器と、
前記作業装置の周囲に存在する人を検出する人検出器と、
前記作業装置に対する操作指示を入力する操作器と、
前記作業装置を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記作業装置の姿勢と前記操作器の操作量を用いて、前記人検出器が人を検出した時点から所定時間後における前記作業装置の姿勢を推定し、
前記コントローラは、前記推定した前記作業装置の姿勢に基づき、前記所定時間後における前記作業装置と前記人との間の距離を算出し、
前記コントローラは、前記算出した距離が距離閾値以下である場合は、前記作業装置の動作速度を低減する
ことを特徴とする作業機械。 a working machine,
a work device for performing a work motion;
an attitude detector that detects the attitude of the working device;
a human detector that detects a person existing around the working device;
an operation device for inputting an operation instruction to the working device;
a controller that controls the working device;
with
The controller uses the posture of the work device and the amount of operation of the operation device to estimate the posture of the work device after a predetermined time from when the human detector detects the person,
the controller calculates a distance between the work device and the person after the predetermined time based on the estimated posture of the work device;
The working machine, wherein the controller reduces the operating speed of the working device when the calculated distance is equal to or less than a distance threshold.
前記再算出した距離が前回の算出値以下でありかつ前記操作器に対する操作指示が入力されている場合は、前記作業装置の動作速度を再低減させる
ことを特徴とする請求項1記載の作業機械。 After reducing the operating speed of the work device, the controller recalculates the distance between the work device and the person,
2. The working machine according to claim 1, wherein when the recalculated distance is equal to or less than the previous calculated value and an operation instruction to the operating device is input, the operating speed of the working device is reduced again. .
前記再算出した距離が前回の算出値よりも大きい場合は、前記操作器に対する操作指示が入力されなくなるまで、前記低減させた動作速度を維持する
ことを特徴とする請求項1記載の作業機械。 After reducing the operating speed of the work device, the controller recalculates the distance between the work device and the person,
2. The working machine according to claim 1, wherein when the recalculated distance is greater than the previous calculated value, the reduced operating speed is maintained until no operation instruction is input to the operating device.
前記コントローラは、前記検出領域の内側の制限領域において前記人を検出した場合は、前記作業装置の動作速度を低減する処理を実施し、
前記制限領域の外側の領域において前記人を検出した場合は、前記作業装置の動作速度を低減する処理を実施しない
ことを特徴とする請求項1記載の作業機械。 The human detector is configured to detect the human existing in a detection area around the working device,
When the controller detects the person in the restricted area inside the detection area, the controller performs processing to reduce the operation speed of the work device,
2. The working machine according to claim 1, wherein when the person is detected in an area outside the restricted area, the operation speed of the working device is not reduced.
前記作業装置の可動範囲が前記第1範囲よりも大きい第2範囲であるときは、前記制限領域として前記第1領域よりも大きい第2領域をセットする
ことを特徴とする請求項4記載の作業機械。 The controller sets a first area as the restricted area when the movable range of the work device is a first range,
5. The work according to claim 4, wherein when the movable range of said working device is a second range larger than said first range, a second area larger than said first area is set as said restricted area. machine.
ブーム、
アーム、および
前記アームの先端に取り付けられたバケット
を備え、
前記人検出器は、
前記ブームの側面、前記ブームの下面、前記アームの側面、前記アームの上面、前記アームの下面、前記作業装置の運転室を有する本体部の上面、前記運転室の上面、
のうち少なくとも2箇所に、前記人を検出することができる領域が互いに重なりあうように配置されており、前記人検出器を中心とする所定の角度範囲内における前記人を検出することができるように構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の作業機械。 The working device is
boom,
an arm, and a bucket attached to the tip of the arm,
The human detector is
a side surface of the boom, a lower surface of the boom, a side surface of the arm, an upper surface of the arm, a lower surface of the arm, an upper surface of a main body having a cab of the working device, an upper surface of the cab,
At least two of these areas are arranged so that the areas in which the person can be detected overlap each other, and the person can be detected within a predetermined angle range centered on the person detector. 2. The work machine of claim 1, wherein:
アーム、
前記アームの先端に取り付けられたバケット、
を備え、
前記人検出器は、
前記アームの下方の空間、
前記アームと前記バケットの前方の空間、
における人を少なくとも検出することができる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の作業機械。 The working device is
arm,
a bucket attached to the tip of the arm;
with
The human detector is
a space below the arm;
a space in front of the arm and the bucket;
2. The working machine according to claim 1, wherein the working machine is arranged at a position where at least a person can be detected.
前記コントローラは、前記2以上の基準点と前記人との間の距離のうち最も短いものを、前記作業装置と前記人との間の距離として採用する
ことを特徴とする請求項1記載の作業機械。 The controller calculates a distance between two or more reference points on the outline of the work device and the person,
The work according to claim 1, wherein the controller adopts the shortest distance between the two or more reference points and the person as the distance between the work device and the person. machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021024373A JP2022126348A (en) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | Work machine |
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- 2021-02-18 JP JP2021024373A patent/JP2022126348A/en active Pending
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