JP2023041559A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】走行操作時には操作者にＨＭＤを外すことを促すことができる作業機械を提供すること。
【解決手段】走行モータ１１，１２に対する操作が操作者から入力される操作レバー５５と，操作者に装着されるヘッドマウントディスプレイ１００と，コントローラ４５と，ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されているか否かを検出する装着センサ３５とを油圧ショベルに備える。コントローラ４５は，装着センサからの信号に基づいてヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合には，操作レバーによる走行モータの操作を不能にする，または，ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていないと判定した場合よりも走行モータの回転数を低減する。
【選択図】 図５

Description

本発明は操作者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態で操作され得る作業機械に関する。

油圧ショベルを代表とする作業機械には，操作者の操作性および周囲環境の把握性を向上させるため，カメラなどの撮影装置にて撮影した操作室外の映像を，操作者の眼に覆い被せたヘッドマウントディスプレイに表示するシステムを備えたものがある。

例えば特許文献１には，操作室外の対象物を所定の撮影方向について撮影するカメラ（撮影装置）と，カメラで撮影された画像を操作者による建設機械の操作箇所に対して所定の表示方向について表示するヘッドマウントディスプレイ（画像表示装置）とを備え，当該撮影方向の単位ベクトルと当該表示方向の単位ベクトルの内積が負値になるように，ヘッドマウントディスプレイとカメラとが配置されている建設機械の視覚拡張システムが開示されている。

特開２０１９－８３３７０号公報

一般的にヘッドマウントディスプレイ（以下，ＨＭＤと略すことがある）を装着すると未装着時よりも操作者の視野が狭くなる。例えば，ＨＭＤを外した裸眼状態のとき（以下，ＨＭＤ未装着時と称することがある）の水平方向の視野は２００度程度あるのに対して，ＨＭＤ装着時の水平方向の視野はせいぜい１２０度程度である。

そのためＨＭＤを装着した操作者が周囲環境を認識しながら油圧ショベルの走行操作を行おうとすると，ＨＭＤ未装着時と比較して操作者が首を振る角度が大きくなったり，首を振る回数が多くなったりしてしまう。これにより操作者の作業効率が下がったり疲労が蓄積したりする可能性が高まる。つまり，作業性の観点からは走行操作時は操作者にＨＭＤを外させることが好ましい。

本発明はこの種の事情に鑑みてなされたものであり，その目的は，走行操作時には操作者にＨＭＤを外すことを促すことができる作業機械を提供することにある。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，走行体と，前記走行体を駆動する走行モータと，前記走行モータに対する操作が操作者から入力される操作装置と，操作者に装着されるヘッドマウントディスプレイと，前記ヘッドマウントディスプレイに表示される映像を生成する制御装置と，前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されているか否かを検出する装着センサとを備えた作業機械において，前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合には，前記操作装置による前記走行モータの操作を不能にする，または，前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていないと判定した場合よりも前記走行モータの回転数を低減するものとする。

本発明によれば，走行操作時には操作者にＨＭＤを外すことを促すことができるので，操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図。 図１に示す油圧ショベルに備えられる油圧システムの概略構成図。 コントローラ４５の構成図。 コントローラ４５（パイロット圧制御部４５ｈ）が走行操作量を電磁比例弁に対する指令電流に変換する際に利用するテーブルの一例を示す図。 第１実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第２実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第３実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第４実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第５実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第６実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第７実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第８実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。 第９実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャート。

以下，本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。ここでは作業機械の具体例として油圧ショベルを挙げて説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。なお，図１は油圧ショベル１の左側面を示しており，図１で隠れている右側面側に表れる部分（例えば右側の履帯）の符号（２）については，図１に表れている同じ部分（例えば左側の履帯）の符号（１）の後ろの括弧内に示すものとする。

図１に示す油圧ショベルは，左右一対の履体１，２を備えた走行体３と，走行体３の上に左右に旋回可能に取り付けられた旋回体４と，旋回体４に基端が回転自在にピン結合されたブーム５と，ブーム５の先端に基端が回転自在にピン結合されたアーム６と，アーム６の先端に基端が回転自在にピン結合されたアタッチメント７（例えばバケット）とを備えている。

さらに油圧ショベルは，旋回体４上に設けられた運転室８と，エンジン３３や油圧ポンプ４０，８０（図２参照）等が格納された機械室９と，作業中の油圧ショベルのバランスを確保するための重りであるカウンタウエイト１０と，履体１，２（すなわち走行体３）を駆動する左右一対の走行モータ（油圧モータ）１１，１２と，旋回体４を駆動する旋回モータ（油圧モータ（図示せず））と，ブーム５を駆動する左右一対のブームシリンダ（油圧シリンダ）１３，１４と，アーム６を駆動するアームシリンダ（油圧シリンダ）１５と，アタッチメント７を駆動するアタッチメントシリンダ（油圧シリンダ）１６とを備えている。

ブーム５，アーム６，およびアタッチメント７は多関節型の作業装置（作業腕）２０を構成し，ブームシリンダ１３，１４，アームシリンダ１５，およびアタッチメントシリンダ１６のそれぞれの伸縮量によって作業装置２０（ブーム５，アーム６，アタッチメント７）の姿勢が決定される。

運転室８内には，油圧ショベルの操作者（オペレータ）に装着されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００と，走行モータ１１，１２を含む複数の油圧アクチュエータ（例えば，油圧シリンダ１３，１４，１５，１６）に対する操作が操作者から入力される操作レバー（操作装置）５５と，所定の場合に警報（アラーム音等）を出力し得る音声出力装置としてスピーカ８５とが設けられている。

（ヘッドマウントディスプレイ１００）
ＨＭＤ１００は，操作者の両眼を覆う非透過型のものであり，操作者の左眼用と右眼用に独立した２つのディスプレイを備えている。ＨＭＤ１００には，操作者の油圧ショベルの操作性や油圧ショベルの周囲環境の把握性を向上させるための映像が表示される。当該映像の具体例としては，運転室８で着座した操作者の視点とは異なる視点から運転室８の外部をみた映像や，操作者の目線よりも高い位置（例えば運転室８の上部）に取り付けたカメラから作業装置２０の先端や旋回体４の周囲を撮影した映像や，油圧ショベルの構造物の一部によって操作者の目線から死角となっている部分をカメラの合成画像により仮想的に表示する映像などがある。

図２は図１に示す油圧ショベルに備えられる油圧システムの概略構成図である。なお，説明を簡略化するために図２ではメインポンプ４０が吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータとして左右の走行モータ１１，１２のみを示したが，実際には油圧アクチュエータとして２本のブームシリンダ１３，１４と，アームシリンダ１５と，アタッチメントシリンダ１６と，旋回モータとが少なくとも設けられている。

図２の油圧システムは，エンジン（原動機）３３と，エンジン３３と機械的に接続されエンジン３３によって駆動されるメインポンプ４０とを備えている。なお，エンジン３３は電動機や発電電動機に代替可能である。

メインポンプ４０は可変容量型の油圧ポンプであり，タンク６３から作動油を汲み上げて吐出する。メインポンプ４０の容量（容積）は後述するコントローラ４５（傾転角制御部４５ｆ）で演算された指令値に基づいて動作するポンプレギュレータ５０によって制御される。メインポンプ４０から吐出された作動油は操作レバー５５の操作によって制御される方向制御弁（例えば方向制御弁６０，６５）を介して，油圧アクチュエータ（例えば走行モータ１１，１２）に供給される。

なお，メインポンプ４０としては固定容量型を利用することもでき，エンジン３３に連結されるメインポンプ４０の数は複数でも構わない。図２のシステムでは，エンジン３３がメインポンプ４０の原動機として機能している。また，図２のシステムではメインポンプ４０の駆動源はエンジン３３のみであるが，蓄電池等に蓄えた電力で電動機を駆動し，当該電動機によりメインポンプ４０を駆動する構成を採用しても良い
また，図２のシステムは，エンジン３３によって駆動されパイロット一次圧を出力するパイロットポンプ８０と，パイロット一次圧を基に操作量に応じたパイロット二次圧を電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂで生成する操作レバー（操作装置）５５と，操作レバー５５の操作によって電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂで生成されたパイロット二次圧（制御信号）に基づいて制御される複数の方向制御弁６０，６５と，メインポンプ４０から吐出され複数の方向制御弁６０，６５を通過した作動油によって駆動される複数の油圧アクチュエータ（例えば走行モータ１１，１２）と，パイロット圧を遮断し得るカット弁１３０と，システム内の各部（例えば，エンジン３３，カット弁１３０，電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂ，ポンプレギュレータ５０，スピーカ８５，ＨＭＤ１００）に制御信号を出力して制御するコントローラ４５とを備えている。

パイロットポンプ８０は方向制御弁６０，６５の制御に用いられるパイロット回路９５の圧力（パイロット圧）を生成する装置である。なお，図示は省略するがパイロットポンプ８０もメインポンプ４０と同様にエンジン３３によって駆動されている。

パイロット回路９５にはパイロットリリーフ弁９０が設けられており，パイロット回路９５の圧力が設定値（パイロットリリーフ圧）を超えた場合にはパイロットリリーフ弁９０を介して作動油タンク６３に作動油が戻され，パイロット回路９５の圧力が当該設定値に保持される。

方向制御弁６０，６５は，操作レバー５５の操作に応じてパイロット回路９５に発生するパイロット二次圧（制御信号）を入力して油圧アクチュエータ（例えば走行モータ１１，１２）に供給される作動油の流量や流通方向を制御する。

カット弁１３０は，コントローラ４５（後述のカット弁制御部４５ｄ）が出力する制御信号によって制御される開閉弁（例えばシャットオフ電磁弁）であり，パイロット回路９５における全ての電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂの上流に設けられている。

図２のカット弁１３０はノーマルオープンタイプの電磁弁である。コントローラ４５（カット弁制御部４５ｄ）から制御信号が入力されない消磁時（非通電時）のカット弁１３０は，パイロット回路９５におけるカット弁１３０の上流と下流を連通する開位置（作動位置）に保持される。これによりパイロットポンプ８０から電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂへの圧油の供給が許可される。この場合，操作レバー５５による方向制御弁６０，６５の制御が可能になる。

次に，コントローラ４５（カット弁制御部４５ｄ）から制御信号が入力される励磁時（通電時）のカット弁１３０は，パイロット回路９５におけるカット弁１３０の上流と下流の連通を遮断する閉位置（遮断位置）に切り替えられパイロットポンプ８０から電磁比例弁６０a，６０ｂ，６５a，６５ｂへの圧油の供給が遮断される。この場合，操作レバー５５による方向制御弁６０，６５の制御が不可能になる。つまり操作レバー５５による走行モータ１１，１２の操作が不能になる。

操作レバー５５は，電気式の操作レバーであり，オペレータが操作レバー５５に入力する操作量や操作方向に応じた操作信号Ｌｖをコントローラ４５に出力する。コントローラ４５（後述のパイロット圧制御部４５ｈ）は，入力される操作信号Ｌｖに基づいて電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに対する指令値（制御信号）を演算し，演算した指令値を対応する電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに出力する。これにより電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂは操作レバー５５の操作に応じてパイロット一次圧を適宜減圧し，それにより方向制御弁６０，６５の制御圧（パイロット二次圧）を生成（出力）する。各電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂは，生成したパイロット二次圧を方向制御弁６０，６５の駆動部に作用させ，これにより方向制御弁６０，６５のスプールが動作する。メインポンプ４０から吐出された作動油は方向制御弁６０，６５のスプールによって流れを適宜制御された後に走行モータ１１，１２に供給され走行モータ１１，１２を適宜動作させる。

なお，本実施形態では操作レバー５５は電気式であるが，油圧パイロット式の操作レバーに変更することも可能である。その場合の操作レバー５５の操作量を検出するセンサとしては，方向制御弁６０，６５に入力されるパイロット圧を検出する圧力センサや，操作レバー５５の加速度や変位を検出可能な計測器を利用しても良い。

エンジン３３とメインポンプ４０やパイロットポンプ８０を連結する出力軸には，エンジン３３の回転数を検出するための回転数センサ１１５が取り付けられている。回転数センサ１１５は検出信号をコントローラ４５に出力しており，コントローラ４５（後述のエンジン制御部４５ｅ）は当該検出信号に基づいてエンジン３３の回転数を演算する。

コントローラ４５は，図２に示した各種機器が通信線を介して接続される入出力インターフェース（図示せず）と，各種演算を実行するＣＰＵ等のプロセッサ（図示せず）と，当該プロセッサによって実行され得るプログラムや各種データが記憶される記憶装置（例えば，ＲＯＭやＲＡＭ等の半導体記憶装置（メモリ）やＨＤＤ等の磁気記憶装置（いずれも図示せず））とを有している。コントローラ４５としては例えばマイクロコンピュータが利用可能である。

図３はコントローラ４５の構成図を示す。コントローラ４５には，装着センサ３５と，アイトラッカー７０と，スピーカ８５と，ＨＭＤ１００と，操作レバー５５と，カット弁１３０と，エンジン３３と，ポンプレギュレータ５０と，電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂとが通信可能に接続されている。

（装着センサ３５）
装着センサ３５は，ＨＭＤ１００が操作者に装着されているか否かを検出するための信号をコントローラ４５に出力するセンサである。装着センサ３５としては，例えば，ＨＭＤ１００に取り付けた傾斜角センサを利用できる。傾斜角センサはＨＭＤ１００の傾斜角を検出するための信号を出力するセンサである。

（アイトラッカー７０）
アイトラッカー７０は，ＨＭＤ１００に取り付けられており，ＨＭＤ１００を装着した操作者の視線を計測するための装置であり，その計測結果をコントローラ４５に出力する。アイトラッカー７０としては，例えば，ＬＥＤ等の赤外線光源から操作者の瞳に光（赤外線）を当て，その光の反射点の画像をカメラで撮影することで操作者の視線を計測するものがある。また，カメラで操作者の瞳を撮影し，その画像上の瞳の位置から操作者の視線を計測するものもある。アイトラッカー７０によれば操作者が瞳を閉じている時間も検出できる。

コントローラ４５は，装着センサ３５からの信号に基づいてＨＭＤ１００が操作者に装着されていると判定した場合には，操作レバー５５による走行モータ１１，１２の操作を不能にできる。また，同じ場合，コントローラ４５は，ＨＭＤ１００が操作者に装着されていないと判定した場合よりも走行モータ１１，１２の回転数を低減することもできる。

図３のコントローラ４５内には，コントローラ４５が実行する処理の一部を機能的側面から複数のブロックに分類してまとめた機能ブロック図を示している。図に示すようにコントローラ４５になされる処理は，装着判定部４５ａと，居眠り判定部４５ｂと，操作量演算部４５ｃと，カット弁制御部４５ｄと，エンジン制御部４５ｅと，傾転角制御部４５ｆと，スピーカ制御部４５ｇと，パイロット圧制御部４５ｈと，表示制御部４５ｉとに区分できる。次に各部４５ａ－４５ｉの詳細について説明する。

（装着判定部４５ａ）
装着判定部４５ａは，装着センサ３５からの信号に基づいてＨＭＤ１００が操作者に装着されているか否かを判定する処理を実行する部分である。装着判定部４５ａによる判定結果はコントローラ４５内の他の部分に利用され得る。

装着センサ３５として傾斜角センサを利用した場合，装着判定部４５ａは，傾斜角センサからの信号に基づいてＨＭＤ１００の傾斜角が所定の範囲に収まっているか否かを判定する。当該所定の範囲は，例えば，作業装置２０の先端に位置するアタッチメントの上下方向における動作範囲から決定できる。水平を基準（０度）とし下向きの角度（俯角）をマイナス，上向きの角度（仰角）をプラスとすると，当該所定の範囲としては，例えば－９０度から＋９０度の範囲を設定できる。但し，これは一例に過ぎず，例えば，－７０度から＋７０度の範囲や，－６０度から＋６０度，－５０度から＋５０度の範囲にも設定できる。また，下限と上限の角度の大きさ（絶対値）を異ならせても良い。装着判定部４５ａは，傾斜角センサからの信号に基づいてＨＭＤ１００の傾斜角θを演算し，演算した傾斜角θが当該所定の範囲に収まっている場合にはＨＭＤ１００が操作者に装着されていると判定し，当該所定の範囲から外れている場合にはＨＭＤ１００が操作者に装着されていないと判定する。

なお，装着センサ３５としては，ＨＭＤ１００に取り付けた赤外線センサやボタン型センサ，または，例えば運転室８内に設置したカメラも利用可能である。赤外線センサは人体（操作者）が発する赤外線に基づいて操作者がＨＭＤ１００を装着しているか否かを判定可能な近接センサである。ボタン型センサは，ＨＭＤ１００において操作者の体（例えば頭部）が接触する部分に設けられるセンサであり，ボタンのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて操作者がＨＭＤ１００を装着しているか否かを判定できる。ボタン型センサからは当該ボタンのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号が出力される。例えば操作者の頭部によってボタンが押し込まれてＯＮ状態になっている場合には，ボタン型センサからの信号に基づいて装着判定部４５ａはＨＭＤ１００が操作者に装着されていると判定できる。

（居眠り判定部４５ｂ）
居眠り判定部４５ｂは，アイトラッカー７０の計測結果に基づいてＨＭＤ１００を装着した操作者が所定時間Ｔ１以上目を閉じているか否か，すなわち操作者が居眠りしているか否かを判定する処理を行う部分である。居眠り判定部４５ｂによる判定結果はコントローラ４５内の他の部分に利用され得る。

なお，ここでは操作者の視線の計測はアイトラッカー７０が行うものとして説明したが，アイトラッカー７０に含まれるカメラの画像（アイトラッカー７０のデータ）をコントローラ４５に出力し，当該画像に基づいてコントローラ４５（例えば居眠り判定部４５ｂ）がＨＭＤ１００を装着した操作者の視線を演算する構成を採用しても良い。

（操作量演算部４５ｃ）
操作量演算部４５ｃは，操作レバー５５から入力される操作信号Ｌｖに基づいて，操作者が操作レバー５５に入力した操作量や操作方向を演算する。この演算により操作量演算部４５ｃは操作レバー５５に走行モータ１１，１２に対する操作が入力されたか否かを判定できる。つまり操作レバー５５は操作レバー５５に走行モータ１１，１２に対する操作が入力されたか否かを検出するための信号を出力する操作センサとして機能し得る。なお，操作レバー５５が油圧パイロット式の場合には，操作レバー５５から出力され方向制御弁に作用する二次パイロット圧の圧力を検出する圧力センサや，操作レバー５５の操作量を検出するポテンショメータなどを操作センサとして利用できる。

（カット弁制御部４５ｄ）
カット弁制御部４５ｄは，装着判定部４５ａでの判定結果に応じてカット弁１３０を制御することができる。カット弁制御部４５ｄはカット弁１３０に制御信号を出力することができ，当該制御信号によってカット弁１３０の位置を開位置と閉位置のいずれか一方に切り替えることができる。

装着判定部４５ａでＨＭＤ１００が操作者に装着されていると判定された場合には，カット弁制御部４５ｄはカット弁１３０に制御信号（電気信号）を出力する。これによりカット弁１３０は励磁されて閉位置に切り替えられ，走行モータ１１，１２を制御する方向制御弁６０，６５への二次パイロット圧の入力が遮断される（二次パイロット圧はタンク圧に保持される）。つまり操作レバー５５による走行モータ１１，１２の操作が不能な状態になる。一方，装着判定部４５ａで操作者がＨＭＤ１００を外していると判定された場合には，カット弁制御部４５ｄはカット弁１３０に制御信号を出力しない。これによりカット弁１３０は消磁されて開位置に留まり，方向制御弁６０，６５への二次パイロット圧の入力が許可される。つまり操作レバー５５による走行モータ１１，１２の操作が可能な状態になる。

（エンジン制御部４５ｅ）
エンジン制御部４５ｅは，操作量演算部４５ｃでの走行モータ１１，１２に対する操作（走行操作）の入力の有無に関する判定結果と，装着判定部４５ａでの判定結果とに応じてエンジン３３の回転数を制御することができる。具体的には，エンジン制御部４５ｅは，操作レバー５５に走行操作が入力されていると操作量演算部４５ｃで判定された場合，かつ，ＨＭＤ１００が操作者に装着されていると装着判定部４５ａで判定された場合には，エンジン３３の回転数を低減する制御信号をエンジン３３に出力する。当該制御信号で規定されるエンジン３３の目標回転数としては，操作レバー５５に走行操作以外の操作（操作レバー５５への操作入力が無い場合も含む）が入力されていると判定された場合，または，操作者がＨＭＤ１００を外していると装着判定部４５ａで判定された場合のエンジンの目標回転数よりも小さい値に設定することが好ましい。

（傾転角制御部４５ｆ）
傾転角制御部４５ｆは，操作量演算部４５ｃでの走行モータ１１，１２に対する操作（走行操作）の入力の有無に関する判定結果と，装着判定部４５ａでの判定結果とに応じてメインポンプ４０の傾転角を制御することができる。具体的には，傾転角制御部４５ｆは，操作レバー５５に走行操作が入力されていると操作量演算部４５ｃで判定された場合，かつ，ＨＭＤ１００が操作者に装着されていると装着判定部４５ａで判定された場合には，メインポンプ４０の傾転角を低減する制御信号をポンプレギュレータ５０に出力する。当該制御信号で規定される傾転角（目標傾転角）としては，操作レバー５５に走行操作以外の操作（操作レバー５５への操作入力が無い場合も含む）が入力されていると判定された場合，または，操作者がＨＭＤ１００を外していると装着判定部４５ａで判定された場合の傾転角よりも小さい値に設定することが好ましい。

（スピーカ制御部４５ｇ）
スピーカ制御部４５ｇは，操作量演算部４５ｃでの走行モータ１１，１２に対する操作（走行操作）の入力の有無に関する判定結果と，装着判定部４５ａでの判定結果とに応じて，スピーカ８５を介した警報の出力を制御することができる。具体的には，スピーカ制御部４５ｇは，操作レバー５５に走行操作が入力されていると操作量演算部４５ｃで判定された場合，かつ，ＨＭＤ１００が操作者に装着されていると装着判定部４５ａで判定された場合には，ＨＭＤ１００を装着した状態の操作者によって走行操作がなされたことを報せる警報をスピーカ８５から出力させる制御信号をスピーカ８５に対して出力する。ここでスピーカ８５から出力される警報の例としては，アラーム音や，ＨＭＤ１００を装着した状態の操作者によって走行操作がなされたことを報せる音声がある。

（パイロット圧制御部４５ｈ）
パイロット圧制御部４５ｈは，走行モータ１１，１２を制御する方向制御弁６０，６５への二次パイロット圧を装着判定部４５ａでの判定結果に応じて制御することができる。

具体的には，パイロット圧制御部４５ｈは，装着判定部４５ａでＨＭＤ１００が操作者に装着されていると判定された場合には，走行操作によって発生する方向制御弁６０，６５に対する二次パイロット圧の値が，装着判定部４５ａで操作者がＨＭＤ１００を外していると判定された場合に走行操作によって発生する方向制御弁６０，６５に対する二次パイロット圧の値よりも小さく（弱く）なるような制御指令を電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに出力する。これにより，ＨＭＤ１００が操作者に装着されている間に走行操作が入力された場合には，操作者がＨＭＤ１００を外している間に走行操作が入力された場合よりも走行モータ１１，１２の回転数が低減する。

ここで走行モータ１１，１２の回転数を低減する具体的な手段としては，例えば，パイロット圧制御部４５ｈが操作レバー５５の走行操作量を電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに対する制御信号（指令電流）に変換する際に利用するテーブルを変更するものがある。図４にコントローラ４５（パイロット圧制御部４５ｈ）が走行操作量を電磁比例弁に対する指令電流に変換する際に利用するテーブルの一例を示す。この図において，操作者がＨＭＤ１００を外している間に走行操作が入力された場合に利用されるテーブルが第１テーブルであり，ＨＭＤ１００が操作者に装着されている間に走行操作が入力された場合に利用されるテーブルが第２テーブルである。第１テーブルと第２テーブルの関係は，同じ走行操作量で比較すると，電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂで発生する二次パイロット圧が第２テーブルの方が第１テーブルよりも小さくなるように規定されている。このような第１テーブルと第２テーブルの関係が規定されているものであれば他の形態でも良く，図４の例は一例に過ぎない。

その他の手段としては，走行モータ１１，１２を制御する方向制御弁６０，６５に二次パイロット圧を作用させる作動油が流れる油路（パイロット管路）にコントローラ４５によって制御される減圧弁を設けるものがある。当該減圧弁は，操作者がＨＭＤ１００を外している間には動作せず（当該パイロット管路の開口面積を変更せず），ＨＭＤ１００が操作者に装着されている間には当該パイロット管路の開口面積を小さくするように動作するものとする。これによりＨＭＤ１００が装着されている場合には，方向制御弁６０，６５に入力される二次パイロット圧が弱まり，結果的に走行モータ１１，１２の回転数を低減できる。

（表示制御部４５ｉ）
表示制御部４５ｉは，油圧ショベルに取り付けられたカメラ（図示せず）で撮影した映像からＨＭＤ用の映像を生成する処理と，生成されたＨＭＤ用の映像をＨＭＤ１００に表示するための処理とを行う部分である。

（フローチャート）
次にコントローラ４５によって行われる処理についてフローチャートを参照しつつ説明する。図５は第１実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。コントローラ４５は起動中に図示した一連の処理を所定の周期で繰り返して実行する。

Ｓ１００において，コントローラ４５（装着判定部４５ａ）は装着センサ３５からの信号に基づいてＨＭＤ１００が操作者に装着されているか否かを判定する。Ｓ１００でコントローラ４５（装着判定部４５ａ）がＨＭＤ１００は操作者に装着されていると判定した場合にはＳ１１０に進み，操作者はＨＭＤ１００を外していると判定した場合にはＳ１２０に進む。

Ｓ１１０においてコントローラ４５（カット弁制御部４５ｄ）は，カット弁１３０に制御信号（電気信号）を出力する。これによりカット弁１３０は励磁されて閉位置に切り替えられ，走行モータ１１，１２を制御する方向制御弁６０，６５への二次パイロット圧の入力が遮断される。つまり操作レバー５５による走行モータ１１，１２の操作が不能な状態になる。

Ｓ１２０においてコントローラ４５（カット弁制御部４５ｄ）は，カット弁１３０に制御信号（電気信号）を出力しない。これによりカット弁１３０は消磁されて開位置に留まり，方向制御弁６０，６５への二次パイロット圧の入力が許可される。つまり操作レバー５５による走行モータ１１，１２の操作が可能な状態で保持される。

図５に示した処理をコントローラ４５に実行させると，操作者がＨＭＤ１００を装着している間は操作レバー５５による走行操作が不能になるため，操作者はＨＭＤ１００を外して走行操作を入力することとなる。すなわち，本実施形態によれば走行操作時には操作者にＨＭＤ１００を外すことを促すことができるので，操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

＜第２実施形態＞
図６は第２実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。なお，先の図と同じ処理については説明を省略し，以降の図についても同様とする。

Ｓ２１０においてコントローラ４５（パイロット圧制御部４５ｈ）は，操作量演算部４５ｃで演算された走行操作量と図４の第２テーブルとから電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに対する制御信号（指令電流）を演算し，演算した制御信号を電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに出力する。例えば左右の走行モータ１１，１２に対する走行操作量がともにＯ１のとき，電磁比例弁６０ａ，６５ａに対する指令電流はＰ２になる。

Ｓ２２０においてコントローラ４５（パイロット圧制御部４５ｈ）は，操作量演算部４５ｃで演算された走行操作量と図４の第１テーブルとから電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに対する制御信号（指令電流）を演算し，演算した制御信号を電磁比例弁６０ａ，６０ｂ，６５ａ，６５ｂに出力する。例えば左右の走行モータ１１，１２に対する走行操作量がともにＯ１のとき，電磁比例弁６０ａ，６５ａに対する指令電流はＰ１になる。

このような処理をコントローラ４５によって実行させると，操作者がＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力した場合（Ｓ２１０の場合）には，操作者がＨＭＤ１００を外した状態で走行操作を入力した場合（Ｓ２２０の場合）よりも電磁比例弁６０ａ，６５ａで発生する二次パイロット圧が低下して走行モータ１１，１２の回転速度が低下する。これによりＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力した操作者は走行モータ１１，１２の動作速度の遅さに違和感を憶えるので，操作者はＨＭＤ１００を外して改めて走行操作を入力することとなる。すなわち，本実施形態によっても操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

＜第３実施形態＞
図７は第３実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。

Ｓ３００においてコントローラ４５（操作量演算部４５ｃ）は，操作レバー５５から入力される操作信号Ｌｖに基づいて，操作者が操作レバー５５に走行操作を入力したか否かを判定する。操作レバー５５に走行操作が入力された場合にはＳ３１０に進み，操作レバー５５に走行操作が入力されていない場合にはＳ１００に戻る。

Ｓ３１０においてコントローラ４５（エンジン制御部４５ｅ）は，エンジン３３の回転数を回転数Ｓ１に低減する制御信号をエンジン３３に出力する。回転数Ｓ１は，運転室８内のエンジンコントロールダイヤル（図示せず）を介して操作者によって入力されている目標回転数やＳ３００の実行時の回転数よりも小さい値であり，例えばアイドル回転数である。このようにエンジン回転数を低減させると，メインポンプ４０の回転数が低減して走行モータ１１，１２に供給され得る作動油の流量が低減し，結果的に走行モータ１１，１２の回転数が低減する。これによりＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力した操作者は走行モータ１１，１２の動作速度の遅さに違和感を憶えるので，操作者はＨＭＤ１００を外して改めて走行操作を入力することとなる。したがって本実施形態によっても操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

なお，Ｓ１００とＳ３００の順番は変更しても良く，これは後続の図８－図１０についても同様である。

＜第４実施形態＞
図８は第４実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。

Ｓ４１０においてコントローラ４５（傾転角制御部４５ｆ）は，メインポンプ４０の傾転角を傾転角Ａ１に低減する制御信号をポンプレギュレータ５０に出力する。傾転角Ａ１は，Ｓ３００の実行時の傾転角よりも小さい値であれば良く，例えば最小傾転角である。このように傾転角を低減させると，メインポンプ４０の吐出流量が低減して走行モータ１１，１２に供給され得る作動油の流量が低減する。これによりＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力した操作者は走行モータ１１，１２の動作速度の遅さに違和感を憶えるので，操作者はＨＭＤ１００を外して改めて走行操作を入力することとなる。したがって本実施形態によっても操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

＜第５実施形態＞
図９は第５実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。図９のフローチャートは図５のフローチャートの変形例であり，第３，第４実施形態と同様に走行操作の入力の有無を判定する処理（Ｓ３００）をカット弁１３０の制御の条件に加えたものである。このようにフローチャートを構成しても第１実施形態と同様に操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

なお，第２実施形態の図６のフローチャートにも同様にＳ３００の処理を追加しても差し支えないことは言うまでもない。

＜第６実施形態＞
図１０は第６実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。

Ｓ５１０においてコントローラ４５（スピーカ制御部４５ｇ）は，ＨＭＤ１００を装着した状態の操作者によって走行操作がなされたことを報せるアラーム音をスピーカ８５から出力させる制御信号を出力し，これによりスピーカ８５からアラーム音が出力する。スピーカ８５から出力されるアラーム音を聞くことで，ＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力したことを操作者が改めて認識するので，操作者はＨＭＤ１００を外して改めて走行操作を入力することとなる。したがって本実施形態によっても操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

なお，先の各実施形態の図５－図８や後述する図１１のフローチャートにも同様にＳ５１０の処理を追加しても差し支えないことは言うまでもない。

＜第７実施形態＞
図１１は第７実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。

Ｓ６００においてコントローラ４５（居眠り判定部４５ｂ）は，アイトラッカー７０の計測結果に基づいてＨＭＤ１００を装着した操作者が所定時間Ｔ１（例えば，Ｔ１＝３秒）以上目を閉じているか否かを判定する。操作者が所定時間Ｔ１以上目を閉じていると判定した場合にはＳ１１０に進み，操作者が所定時間Ｔ１以上目を閉じていないと判定した場合にはＳ１００に進む。

このようにフローチャートを構成すると，操作者による居眠り運転などの意図しない走行を防ぐことができる。

なお，走行モータ１１，１２のみの操作を不能にするＳ１１０の代わりに，全ての油圧アクチュエータの操作を不能にする処理を実行しても良い。また，図１１は図５のフローチャートの変形例に相当するが，図５以外のフローチャートにＳ６００を追加しても良いことは言うまでもない。また，図１１のフローチャートからＳ１００を省略しても良い。

＜第８実施形態＞
図１２は第８実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。

このフローチャートは，図１０のフローチャートからＳ１１０及びＳ１２０を省略したものに相当する。コントローラ４５は，装着センサ３５からの信号に基づいてＨＭＤ１００が操作者に装着されていると判定した場合，かつ，操作レバー５５に走行モータ１１，１２に対する操作（走行操作）が入力された場合には，ＨＭＤ１００が操作者に装着されていることを報せるアラーム音をスピーカ８５（報知装置）から出力する。

これにより，操作者は，スピーカ８５から出力されるアラーム音を聞くことで，ＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力したことを改めて認識する。つまりアラーム音によって操作者にＨＭＤ１００を外すことを促すことができる。したがって本実施形態によっても操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

＜第９実施形態＞
図１３は第９実施形態のコントローラ４５によって行われる処理のフローチャートを示している。

このフローチャートは，図１２のフローチャートのＳ５１０をＳ５２０に入れ替えたものに相当する。Ｓ５２０においてコントローラ４５（表示制御部４５ｉ）は，ＨＭＤ１００を装着した状態の操作者によって走行操作がなされたことを報せる情報（例えば，メッセージや画像）をＨＭＤ１００に表示させる制御信号を出力し，これによりＨＭＤ１００に当該情報が表示される。ＨＭＤ１００に表示される当該情報を見ることで，ＨＭＤ１００を装着したまま走行操作を入力したことを操作者が改めて認識するので，操作者はＨＭＤ１００を外して改めて走行操作を入力することとなる。したがって本実施形態によっても操作者の作業効率の低下や疲労蓄積の増加を抑制できる。

（その他）
なお，上記の各実施形態ではＨＭＤ１００として操作者の両眼を覆う非透過型のものを例示して説明したが，例えばシースルーディスプレイ（ハーフミラー）を備える透過型のものを利用しても構わない。この場合，必要な情報が表示され得るディスプレイ越しに現実の作業対象物を見て操作者が作業を行うことができる。また，ＨＭＤ１００は両眼型でも単眼型でも構わない。

上記では，コントローラ４５が，装着判定部４５ａと，居眠り判定部４５ｂと，操作量演算部４５ｃと，カット弁制御部４５ｄと，エンジン制御部４５ｅと，傾転角制御部４５ｆと，スピーカ制御部４５ｇと，パイロット圧制御部４５ｈと，表示制御部４５ｉとして機能するものとして説明した。しかし，これらの一部（例えば，装着判定部４５ａ，居眠り判定部４５ｂ，表示制御部４５ｉで行われる処理）をコントローラ４５以外の外部のコントローラで処理するものとし，当該外部のコントローラとコントローラ４５が連携して各実施形態に必要な処理を実行するようにしても良い。

上記では油圧ショベルのハードウェア構成やコントローラ４５内の機能ブロック（コントローラ４５により実行され得る演算処理）が各実施形態で共通するものとして説明したが，各実施形態のハードウェア構成や機能ブロックは図５－１１で説明した各フローチャートの処理を実行可能なものであれば適宜省略可能である。例えば図５のフローチャートを実行する場合（第１実施形態）には，スピーカ８５，アイトラッカー７０，居眠り判定部４５ｂ，操作量演算部４５ｃ，エンジン制御部４５ｅ，傾転角制御部４５ｆ，スピーカ制御部４５ｇ，パイロット圧制御部４５ｈは省略可能である。

上記では作業機械の一例としてクローラ式の油圧ショベルを挙げて説明したが，走行体を備え，ＨＭＤを利用可能な作業機械であればホイール式の油圧ショベルやクレーンなどにも本発明は適用可能である。

本発明は，上記の実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。また，ある実施の形態に係る構成の一部を，他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

上記のコントローラ４５に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記のコントローラ４５に係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ４５の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。

上記の各実施の形態の説明では，制御線や情報線は，当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが，必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

３…走行体，４…旋回体，５…ブーム，６…アーム，７…アタッチメント，８…運転室，１１…走行モータ，１２…走行モータ，２０…作業装置，３３…エンジン，３５…装着センサ，４０…メインポンプ，４５…コントローラ，４５ａ…装着判定部，４５ｂ…居眠り判定部，４５ｃ…操作量演算部，４５ｄ…カット弁制御部，４５ｅ…エンジン制御部，４５ｆ…傾転角制御部，４５ｇ…スピーカ制御部，４５ｈ…パイロット圧制御部，４５ｉ…表示制御部，５０…ポンプレギュレータ，５５…操作レバー（操作装置），６０…方向制御弁，６０ａ…電磁比例弁，６０ｂ…電磁比例弁，６３…作動油タンク，６５…方向制御弁，６５ａ…電磁比例弁，６５ｂ…電磁比例弁，７０…アイトラッカー，８０…パイロットポンプ，８５…スピーカ，１００…ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ），１３０…カット弁

Claims (9)

1. 走行体と，
   前記走行体を駆動する走行モータと，
   前記走行モータに対する操作が操作者から入力される操作装置と，
   操作者に装着されるヘッドマウントディスプレイと，
   前記ヘッドマウントディスプレイに表示される映像を生成する制御装置と，
   前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されているか否かを検出する装着センサとを備えた作業機械において，
   前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合には，前記操作装置による前記走行モータの操作を不能にする，または，前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていないと判定した場合よりも前記走行モータの回転数を低減することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１の作業機械において，
   前記操作装置の操作に応じて発生する制御信号を入力して前記走行モータに供給される作動油を制御する方向制御弁をさらに備え，
   前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合には，前記方向制御弁への前記制御信号の入力を遮断することで前記操作装置による前記走行モータの操作を不能にすることを特徴とする作業機械。
3. 請求項１の作業機械において，
   前記操作装置の操作に応じて出力される制御信号を入力して前記走行モータに供給される作動油を制御する方向制御弁をさらに備え，
   前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合には，前記方向制御弁に入力される前記制御信号を弱めることで前記走行モータの回転数を低減することを特徴とする作業機械。
4. 請求項１の作業機械において，
   前記走行モータに供給される作動油を吐出する油圧ポンプと，
   前記油圧ポンプを駆動する原動機とをさらに備え，
   前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合，かつ，前記操作装置に前記走行モータに対する操作が入力された場合には，前記原動機の回転数を低減することで前記走行モータの回転数を低減することを特徴とする作業機械。
5. 請求項１の作業機械において，
   前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていることを報せる警報を出力するスピーカをさらに備え，
   前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定した場合，かつ，前記操作装置に前記走行モータに対する操作が入力された場合には，前記スピーカを介して警報を出力することを特徴とする作業機械。
6. 請求項１の作業機械において，
   前記ヘッドマウントディスプレイを装着した操作者の視線を計測するアイトラッカーをさらに備え，
   前記制御装置は，前記アイトラッカーの計測結果に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイを装着した操作者が所定時間以上目を閉じていると判定した場合には，前記操作装置による前記走行モータの操作を不能にすることを特徴とする作業機械。
7. 請求項１の作業機械において，
   前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていることを報知する報知装置をさらに備え，
   前記制御装置は，前記装着センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定し，かつ，前記操作装置に前記走行モータに対する操作が入力された場合には，前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていることを前記報知装置を介して出力することを特徴とする作業機械。
8. 請求項７の作業機械において，
   前記報知装置は，前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていることを報せる警報を出力するスピーカ，または，前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていることを表示する前記ヘッドマウントディスプレイであることを特徴とする作業機械。
9. 請求項１または７の作業機械において，
   前記装着センサは，前記ヘッドマウントディスプレイの傾斜角を検出するための信号を出力する傾斜角センサであり，
   前記制御装置は，前記傾斜角センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイの傾斜角が所定の範囲から外れる場合には前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていないと判定し，前記傾斜角センサからの信号に基づいて前記ヘッドマウントディスプレイの傾斜角が前記所定の範囲に収まっている場合には前記ヘッドマウントディスプレイが操作者に装着されていると判定することを特徴とする作業機械。

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