JP2785081B2

JP2785081B2 - 作業機械の警報システム

Info

Publication number: JP2785081B2
Application number: JP3205366A
Authority: JP
Inventors: 康雄田中; 耕三小野; 洋渡辺
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH0528382A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、油圧ショベル、クレ
ーン等のように上部旋回体を持つ土木・建設機械等の作
業機械に使用される警報システムに関し、詳しくは、音
波または電波を用い、接近対象物に対して作業機械の形
態、動作状態に応じて警報を発生し、ダイナミックに安
全管理をすることができる警報システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】建設現場や道路舗装現場、土木作業現場
などでは、建設機械と作業員とが交錯する作業形態が多
くある。また、場所によっては一般の人も訪れ、あるい
は作業に付随して使用される各種機械の搬入や搬出、さ
らには障害物などもある。そして、これら作業員や一般
人、障害物などが作業車両等の運転者の視覚を遮る後方
や対角方向にいたりすると、事故になる危険性が非常に
高い。そこで、従来から各種の安全システムが提案され
ている。その１つに超音波エコー方式がある。超音波エ
コー方式は、超音波を反射する対象物からのエコーを捉
えて、警報エリアにある物に対して警報を発生するシス
テムである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】超音波エコー方式を利
用する従来の警報システムは、作業員以外のもの、例え
ば、草や木といった障害物、警報を発生してはいけない
作業設備や機器などにも反応して警報を発生してしまう
欠点があって、警報過敏なために実用的なものではな
い。このような欠点を解決するために超音波を用いる警
報システムとしてトランスポンダ方式が提案されてい
る。トランスポンダ方式は、運転者と作業員とを主局と
従局とに分けて情報交換を行う。従局となる作業員は、
主局となる車両側から発信される超音波を受信する機器
を装着していて車両からの超音波を受信することで従局
の警報を鳴らし、送受信の切換を行って受信周波数と異
なる周波数で主局に発信する。一方、主局となる車両
は、従局からの信号を検知エリア内で受信し、従局から
の信号が受信されたときに作業員に対して車両側から警
報を発するシステムである。このように主局の周波数と
異なる周波数で従局からの応答を受けることにより無関
係な障害物からの反射（周波数が主局の発信と同じも
の）と従局（作業員等からの異なる周波数応答）からの
ものと区別することができる。

【０００４】しかし、このようなトランスポンダ方式を
用いても、より高い安全性を確保するために検知エリア
を拡大するとそれだけ超音波の反射波受信領域が拡大し
て周囲にある無関係な障害物でも警報を発生する危険性
が増加し、また、検知エリアを限定すると安全性が低下
する問題がある。この発明は、このような従来技術の問
題点を解決するものであって、接近対象物に対して作業
機械の動作状態（静止状態を含めて）に応じてダイナミ
ックに安全管理をすることが可能な作業機械の警報シス
テムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の作業機械の警報システムは、作業機械の周
囲に作業機械に近くなるにつれて危険度が高くなる複数
の仮想危険度ポテンシャルゾーンを設定するポテンシャ
ルゾーン設定手段と、作業機械に対する検出対象物の位
置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により
検出された位置が複数の仮想危険度ポテンシャルゾーン
のいずれかのゾーンに入っているかを判定する判定手段
と、警報を発生する警報手段とを備えていて、判定手段
の判定結果に応じて検出対象物が複数の仮想危険度ポテ
ンシャルゾーンのうち低い危険度から高い危険度のゾー
ンへ移動したことを検出して警報手段を駆動し、警報を
発生するものである。

【０００６】

【作用】このように、作業機械の周囲に複数の仮想危険
度ポテンシャルゾーンを設定して設定ゾーンに監視対象
が入った場合に危険度の低いゾーンから危険度の高いゾ
ーンへ対象が移動したことをもって監視対象を検出し、
警報を鳴らすようにしているので、アットランダムに発
生するノイズ等により影響され難く、より安全に警報を
発することができる。しかも、ゾーンの設定段階を細か
く採ればより正確な対象管理ができ、さらにゾーンの設
定を作業機械の形態や動作、運動に応じて変化するよう
にすれば、ダイナミックにより高い安全性が確保でき
る。

【０００７】

【実施例】図１は、この発明の作業機械の警報システム
を油圧ショベルに適用した場合の一実施例の説明図であ
り、図２は、油圧ショベルにの全体的な構成の説明図、
図３は、その受信センサと超音波発生ホーンの取付関係
の説明図、図４は、その仮想危険度ポテンシャルゾーン
の説明図、図５は、仮想危険度ポテンシャルゾーンを設
定するための基本ビットパターンとＶ−ＲＡＭの説明
図、図６は、油圧ショベルの動作に応じて設定される種
々の仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図、図７は、
それぞれブルドーザが前進、曲進等をした場合の仮想危
険度ポテンシャルゾーンの説明図、図８は、それぞれブ
ルドーザが旋回をした場合の仮想危険度ポテンシャルゾ
ーンの説明図、図９は、仮想危険度ポテンシャルゾーン
の危険度設定関数の説明図である。

【０００８】図２において、２０は、バックホウフロン
トアタッチメントを有する油圧ショベルであり、その上
部旋回体１には、ブーム２，アーム３及びバケット４か
らなる作業用のフロントアタッチメントが取付けられて
いる。５は、旋回体１の下部に設けられている走行体で
ある。６は、油圧ショベル２０に搭載されている演算制
御部であり、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）とメモリ等
を有していて旋回体１の旋回角Θに対応してブーム２な
どの作業範囲やフロントアタッチメントにおける各作業
部材の姿勢（角度α₁，α₂ ，α₃ ）等の制御を行う。
また、駆動制御部８を制御して各作業部材の駆動と停止
等の制御を行う。７は、警報部であって、ブザーや音声
合成装置を備えていて作業の状態をブザーで知らせると
とも、近接物や近接者に対して種々の警報を発する。

【０００９】油圧ショベル２０の運転席の上部の車体部
分と右側車体部分には、図３の部分拡大平面図に示すよ
うに、３つの受信センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと９０
度配置された４つの超音波発生ホーン１８ａ，１８ｂ，
１８ｄ，１８ｅとが設けられている。これら受信センサ
１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、旋回体１の回転中心Ｏを中
心とする円周上に１２０度の間隔で設置されている。な
お、それぞれの受信センサの受信指向性は、前後１８０
度の切換えが可能な２個のセンサが内蔵されていて切換
により３６０度の指向性を有する。そして、受信センサ
１７ａ，１７ｂは、油圧ショベル２０の前後に対して指
向性切換えができるようにその指向性が前後に向くよう
に取付けられ、受信センサ１７ｃは、油圧ショベル２０
の左右に対して指向性切換えができるように取付けられ
ている。一方、超音波発生ホーン１８ａ，１８ｂ，１８
ｄ，１８ｅは、送信回路１８により同時に駆動されて３
６０度、全周に亙って超音波を発射する。

【００１０】このようなことから、旋回体１の回転状態
に応じて旋回体１に対してその前後の受信対象について
はその指向性切換えにより受信センサ１７ａ，１７ｂに
より受信した信号を位置計測信号として受け、旋回体１
に対して右側の位置では後側に指向性を切換えた受信セ
ンサ１７ａと右側に指向性を切換えた受信センサ１７ｃ
により受信した信号を位置計測信号として受け、逆に左
側については後側に指向性を切換えた受信センサ１７ｂ
と左側に指向性を切換えた受信センサ１７ｃにより受信
した信号を位置計測信号として受ける。これらセンサ
は、演算制御部６により受信検出回路１６，セレクタ１
５を介して接続されていて、時分割でセンサの選択と受
信検出回路１６の検出器の選択とがとが制御され、セレ
クタ１５を介して演算制御部６に選択に対応する信号が
受信検出割込み信号として入力される。

【００１１】ところで、超音波発生ホーン１８ａ，１８
ｂ，１８ｄ，１８ｅにより発生する超音波は、例えば、
３０ｋＨｚであり、受信センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
が受信する周波数は、例えば、２０ｋＨｚであって、送
信信号と受信信号との周波数が相違している。この相違
は、検出対象物となる作業員等の側で携帯する警報装置
（検出対象物１９）が３０ｋＨｚの超音波を受信した場
合に受信応答信号として２０ｋＨｚの超音波を送信する
ようになっているからである。したがって、ここでは、
いわゆる油圧ショベル２０側が主局となり、作業員等の
側が従局となるトランスポンダ方式を採用している。そ
こで、演算制御部６により送信回路１８の制御により超
音波発生ホーン１８ａ，１８ｂ，１８ｄ，１８ｅは、３
０ｋＨｚの超音波を、例えば、０．１sec 〜０．３sec
で周期的に発生し、２０ｋＨｚの超音波を受信検出回路
１６を介して受信するまでの時間を受信信号を受けた演
算制御部６が計測する。これによりそれぞれのセンサか
ら作業員側携帯警報装置（従局）までの距離が算出でき
る。

【００１２】図１は、このような処理を行う演算制御部
６の内部構成であり、特に、この発明に関係する部分を
主体とした主要部分を示している。図２の旋回体１の旋
回に応じて回転位置検出センサから得られる回転位置信
号とフロントアタッチメントの各種作業部材のロータリ
エンコーダ等からの信号、駆動制御部８、受信センサ１
７ａ，１７ｂ，１７ｃからの信号は、それぞれＡ／Ｄ変
換回路を含むインタフェース１４を介して演算制御部６
のＭＰＵ１０に取込まれる。また、警報部７は、このイ
ンタフェース１４を介してＭＰＵ１０により制御され、
駆動される。ＭＰＵ１０は、先に説明した油圧ショベル
２０の作業についての全体の制御を行うとともに、次に
説明する構成によりこの発明特有の制御と判定、警報部
の駆動等の処理を行う。

【００１３】さて、バス１３には、インタフェース１４
やＭＰＵ１０のほかに、操作パネル（図示せず）、各種
プログラムやデータを記憶したメモリ９、例えば、１画
面が６４０×４００ドットで構成される複数画面構成の
ビデオＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）１１（１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，・・・，１１ｎ）、ディスプレイ１２等が接続さ
れている。そして、メモリ９には仮想的な危険度を設定
するポテンシャルゾーン設定プログラム９ａと対象検出
・距離算出プログラム９ｂ、危険度判定プログラム９
ｃ、警報処理プログラム９ｄ等が格納されている。さら
に、メモリ９のポテンシャルパターン記憶領域９ｅに
は、図４に示すような各種のポテンシャルビットパター
ンを生成する図５の（ａ），（ｂ）に示す基本ビットパ
ターンが記憶されている。また、メモリ９の監視対象テ
ーブル９ｆには、検出対象物１９に関するデータが記憶
される。

【００１４】ポテンシャルゾーン設定プログラム９ａ
は、油圧ショベル２０の状態に応じたビットパターンと
して、ポテンシャルパターン記憶領域９ｅに記憶されて
いる基本ビットパターンに基づいて拡大あるいは回転処
理により図４に示すような複数のポテンシャルゾーンの
図形のビットパターンを生成してＶ−ＲＡＭ１１上に図
形展開する。５図中、油圧ショベル２０の形状は、参考
のために加えてあるもので、実際の基本パターンは、図
５に示すように、現在の油圧ショベル２０本体の形態と
ほぼ相似な矩形パターンＡと現在の静止状態のフロント
アタッチメントの姿勢とに合わせた扇型パターンＢとで
ある。

【００１５】図４においては、ポテンシャルゾーン設定
プログラム９ａにより生成された油圧ショベル２０の本
体に対応する仮想危険度ポテンシャルゾーンの図形が二
点鎖線で示す複数の矩形枠であり、フロントアタッチメ
ントに対応する仮想危険度ポテンシャルゾーンの図形が
複数の扇型図形である。これらは、危険度に合わせて複
数個、油圧ショベル２０の周囲に数重に囲むように設け
られる。ここで、仮想危険度ポテンシャルゾーンがフロ
ントアタッチメントと本体とに分けられているのは、そ
れぞれの危険度管理が異なるからである。フロントアタ
ッチメントは、本体より作業中の移動速度が速く、別個
に危険度を設定して管理する必要がある。そこで、フロ
ントアタッチメント側の扇型図形は、その危険度をレベ
ルＰで管理し、その一番外側の枠を危険度が一番低い、
レベルＰ＝０、フロントアタッチメントに一番近い扇型
図形のレベルＰ＝ｍとし、ｍ＋１段階に区分けして管理
する。また、油圧ショベル２０の本体側の矩形図形は、
その危険度をレベルＮで管理し、レベルＰの危険度判定
順位の後に処理され、その一番外側の枠を危険度が一番
低い、レベルＮ＝０、車体本体に一番近い矩形図形のレ
ベルＮ＝ｎとし、ｎ＋１段階に区分けして管理する。

【００１６】その結果として図４に示すような複数のビ
ットパターン図形データが生成されてそれぞれの危険度
に応じたパターンデータがＶ−ＲＡＭ１１に図形に対応
するビットパターンで書込まれる。この書込みにおいて
Ｖ−ＲＡＭ１１画面の座標は、Ｖ−ＲＡＭ１１の画面の
中心が油圧ショベル２０の回転中心Ｏに一致し、そこが
座標原点になるように管理される。したがって、危険度
Ｎ＝ｎの矩形図形の中心がＶ−ＲＡＭ１１の画面のほぼ
中央に位置付けられるようになる。なお、危険度に応じ
た具体的なパターン展開については後述する。

【００１７】対象検出・距離算出プログラム９ｂは、受
信検出回路１６が受信信号を検出して割込み信号をＭＰ
Ｕ１０に送出したときにＭＰＵ１０により起動される。
このプログラム９ｂは、受信センサ１７ａ，１７ｂ，１
７ｃの指向性を時分割で切換えて前後、左右の位置デー
タ信号を順次これら受信センサから得て、各受信センサ
間の距離と受信対象までの距離とに基づき、いわゆる三
角法による演算処理により油圧ショベル２０の中心（回
転中心）を原点Ｏとした検出対象物１９（従業員側警報
装置）の位置を算出して検出対象物がＶ−ＲＡＭ１１で
管理される座標内に入っているが否かをまず判定し、そ
れが入っているときには、その座標位置に対応するＶ−
ＲＡＭ１１の位置にフラグビット“１”を書込む。Ｖ−
ＲＡＭ１１で管理される座標内に入っていないときに
は、対象検出は行わない。なお、Ｖ−ＲＡＭ１１で管理
される座標内に入っているときには、ＭＰＵ１０は、フ
ラグビットをセットした後に後述する危険度判定プログ
ラム９ｃを起動し、実行する。

【００１８】三角法による距離算出の一例を図３により
説明すると、例えば、検出対象物１９が油圧ショベル２
０の前方にある場合を例に採れば、受信センサ１７ａと
１７ｂとの距離Ｌ₁ が既知であり、受信センサ１７ａと
検出対象物１９との距離Ｌ₂と受信センサ１７ｂと検出
対象物１９との距離Ｌ₃ とが計測され、各受信センサ１
７ａ，１７ｂと検出対象物１９で形成される三角形にお
ける三辺が既知である場合に、検出対象物１９と受信セ
ンサ１７ａ−１７ｂとのなす角である∠αが算出され
る。また、センサが作る三角形の内角のうち受信センサ
１７ａの内角である∠β＝３０度で既知であるので、検
出対象物１９と油圧ショベル２０の回転中心（原点Ｏ）
との距離Ｌと角度γとを算出し、これにより回転中心に
座標の原点Ｏを持つ場合の検出対象物１９の座標（Ｘ，
Ｙ）が算出されるものである。

【００１９】図５（ｃ）は、Ｖ−ＲＡＭ１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，・・・，１１ｎのｎ枚の画面から構成され
るＶ−ＲＡＭ１１を示している。Ｖ−ＲＡＭ１１ａは、
検出対象物に対応するフラグを記憶するＶ−ＲＡＭであ
る。Ｖ−ＲＡＭ１１ｂ，１１ｃ，・・・，１１ｎは、そ
れぞれ仮想危険度ポテンシャルゾーンの図形パターンを
記憶するＶ−ＲＡＭであり、危険度は、ビットの組合せ
による。例えば、ｎ＝５とし、仮想危険度ポテンシャル
ゾーンを記憶するＶ−ＲＡＭを４枚とすれば、８階調表
時データを記憶することができるので、外側の図形から
内側の図形に向かって７段階の危険度を示す図形パター
ンデータを記憶することができる。そこで、ある仮想危
険度ポテンシャルゾーンの図形と次に高い危険度の仮想
危険度ポテンシャルゾーンのエリアをその危険度を示す
ビット情報で埋めることでポテンシャルゾーンの図形が
表現できる。

【００２０】例えば、図形パターンデータを記憶するＶ
−ＲＡＭをＶ−ＲＡＭ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ
の４枚とし、仮想危険度ポテンシャルを表すビットデー
タをｄ₁ ，ｄ₂ ，ｄ₃ ，ｄ₄ の４ビットとしてＶ−ＲＡ
Ｍ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに順次割り当てると
すれば、Ｎ＝０の仮想危険度ポテンシャルゾーンの対応
位置には、Ｖ−ＲＡＭ１１ｂにビット“１”が書込ま
れ、他のＶ−ＲＡＭは、“０”となり、Ｎ＝１の仮想危
険度ポテンシャルゾーンの対応位置には、Ｖ−ＲＡＭ１
１ｃにビット“１”が書込まれ、他のＶ−ＲＡＭは、
“０”となる。また、Ｎ＝７の仮想危険度ポテンシャル
ゾーンの対応位置には、Ｖ−ＲＡＭ１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄ，１１ｅの４枚にすべてにビット“１”が書込まれ
る。

【００２１】Ｖ−ＲＡＭ１１の管理領域内に検出対象物
が入るとＶ−ＲＡＭ１１ａにフラグが立ち、危険度判定
プログラム９ｃが起動される。そして、このプログラム
がＭＰＵ１０により実行されると、ＭＰＵ１０は、Ｖ−
ＲＡＭ１１のデータを読出し、Ｖ−ＲＡＭ１１ａにビッ
ト“１”が出力されたときにのＶ−ＲＡＭ１１ｂ，１１
ｃ，・・・，１１ｎのデータを読取ることで危険度、す
なわち、ポテンシャル値，Ｐ＝０〜ｍ，Ｎ＝０〜ｎの１
つを検出する。これが検出されたときに監視対象として
メモリ９の監視対象テーブル９ｆにすでに記憶されてい
るもの（フラグ“１”が立っている）があるか否かがま
ず判定される。記憶されていないときにはその座標値と
現在のポテンシャル値とを監視対象テーブル９ｆに記憶
する。

【００２２】監視対象としてすでに記憶されているもの
があるときにはその座標値と新しいフラグが検出された
座標値とを比較してそれが所定の範囲内に入るものであ
るときには、これらの間でポテンシャル値（危険度）を
比較し、ポテンシャル値が過去のものに対して増加して
いるか否かを判定する。なお、フラグ“１”が複数個検
出されたときには、検出されたフラグそれぞれについて
監視対象テーブル９ｆに記憶し、それぞれについて判定
が行われ、過去の危険度ポテンシャル値と比較される。
このとき、過去に記憶がない場合には単に１度だけ記憶
されるだけで比較対象から除外される。このことでノイ
ズ等は排除される。そして一定の範囲内にあり、比較対
象となったデータのみが監視対象テーブル９ｆに残さ
れ、それ以外が削除される。また、所定の範囲内の判定
によってもノイズは排除される。なお、所定の範囲と
は、次の検出までの間に対象物が移動する最大範囲であ
る。もちろん、作業機械が移動しているときには、対象
物との相対速度が考慮され、それによりこの範囲が決定
されてもよい。

【００２３】この判定により危険度ポテンシャル値が増
加した場合には、監視対象としてメモリ９の監視対象テ
ーブル９ｆに残留するとともに、現在の仮想危険度ポテ
ンシャルゾーンを警報処理プログラム９ｄに渡すパラメ
ータをメモリ９の所定領域に記憶する。そしてその後に
ＭＰＵ１０により警報処理プログラム９ｄが起動され
る。ＭＰＵ１０が警報処理プログラム９ｄを起動する
と、メモリ８の所定領域に記憶されたパラメータを受け
て警報部７を制御して警報信号を発生する処理を行う。
この警報信号としては、パラメータが示す現在の危険度
ポテンシャルゾーンの値が、例えば、Ｎレベルにおい
て、“０”から“７”のうちのどのポテンシャル値の監
視状態にあるかに応じてポテンシャルゾーン“０”から
“１”では警報ブザーのみの発生、ポテンシャルゾーン
“１”から“２”では“危険です。”の音声の発生、ポ
テンシャルゾーン“２”から“３”では、“作業員さん
危険ですので近づかないで下さい。”、ポテンシャルゾ
ーン“３”から“４”では“危険！，危険！”、ポテン
シャルゾーン“４”から“５”では“あぶない！，待避
せよ！”、ポテンシャルゾーン“５”から“６”では作
業機械の動作の低速化、ポテンシャルゾーン“６”から
“７”では作業機械の動作の停止などである。以上が仮
想危険度ポテンシャルゾーンのレベルＮに対して割り当
てられる仮想危険度ポテンシャルゾーンに対する警報で
あるが、フロントアタッチメントに対する仮想危険度ポ
テンシャルゾーンのレベルＰに対しては、そのポテンシ
ャルゾーン“０”から“１”が“危険！，危険！”であ
り、そのポテンシャルゾーン“１”から“２”が“あぶ
ない！，待避せよ！”、そのポテンシャルゾーン“２”
から“３”では作業機械の動作の低速化、そのポテンシ
ャルゾーン“３”から“４”では作業機械の動作の停止
であり、レベルＮより警報が厳しいものになっている。

【００２４】以上の説明は、仮想危険度ポテンシャルゾ
ーンが静止状態にあるときのものであるが、油圧ショベ
ル２０が前進や後退、そしてフロントアタッチメントが
作業中にはＶ−ＲＡＭ１１にセットされる仮想危険度ポ
テンシャルゾーンの図形も変化するその一例を以下説明
する。

【００２５】図６（ａ）は、フロントアタッチメントと
ともに油圧ショベル２０が回転した場合で静止状態での
Ｖ−ＲＡＭ１１上に展開される仮想危険度ポテンシャル
ゾーンの図である。同図（ｂ）は、フロントアタッチメ
ントのみが右旋回しているときの仮想危険度ポテンシャ
ルゾーンの説明図である。

【００２６】図７（ａ）は、ブルドーザが静止した状態
にあるときの仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図で
ある。同図（ｂ）は、ブルドーザが前進（直進）してい
るときにＶ−ＲＡＭ１１上に展開される仮想危険度ポテ
ンシャルゾーンの説明図であり、前進方向に仮想危険度
ポテンシャルゾーンを一定の割合で拡大処理＋シフトを
加えている。同図（ｃ）は、ブルドーザが右旋回前進
（曲進）している場合にＶ−ＲＡＭ１１上に展開される
仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図であり、図８が
ブルドーザが旋回している場合にＶ−ＲＡＭ１１上に展
開される仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図であ
る。これら図に示されるように、運動している方向には
拡大率を大きく採ったポテンシャルゾーンあるいはシフ
トしたポテンシャルゾーンが設定される。なお、ここで
のその拡大率は、運動速度と運動方向の関数で選択され
る。ポテンシャルゾーンの設定をこのようにすれば、静
止状態と同じ関係でポテンシャルゾーンを管理すること
ができ、危険度の判定が可能になる。また、ここでは、
作業機械自体が運動状態や作業状態にあるときにはＰレ
ベルで管理されている。

【００２７】以上の仮想危険度ポテンシャルゾーンの説
明は一例であって、運動方向や作業方向に応じて図形を
変形したり、安全度に応じて一定方向のみに拡大率を変
更するこことができる。また、図６のように矩形や扇型
など、作業機械の構成に合わせて各種図形を組合せて展
開し、作業機械の複合動作に対応させることができる。
特に、アタッチメントが交換されるような場合には交換
される作業部材に合わせて基本図形パターンを用意する
とよい。各仮想危険度ポテンシャルゾーンの危険度の設
定の仕方は、図８に示すよな対数的に増加する、いわゆ
るエックスポネンシャルカーブに従って決定することが
でき、そのゾーン密度も作業機械に応じて設定すればよ
い。ところで、以上の場合は、仮想危険度ポテンシャル
ゾーンを検出対象物が移動する場合を例にしているが、
仮想危険度ポテンシャルゾーンを高密度に採って検出対
象物が危険度を増す速度により危険度を判定してもよ
い。これは、危険度の増加率を時間の関数で採取すれば
よい。

【００２８】以上説明してきたが、実施例では、超音波
を用いたトランスポンダ方式を採用しているが、電波を
用いて対象認識する場合であってもこの発明を適用する
ことができる。電波を用いる場合は、レーダ等で使用さ
れる方向探知技術を用いて検出対象物と作業機械との位
置関係を検出することが容易にできる。また、実施例に
おける仮想危険度ポテンシャルゾーンは、一例であって
作業機械に応じて各種の仮想危険度ポテンシャルゾーン
を形成できることはもちろんである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、作業機械の周囲に複数の仮想危険度ポ
テンシャルゾーンを設定して設定ゾーンに監視対象が入
った場合に危険度の低いゾーンから危険度の高いゾーン
へ対象が移動したことをもって監視対象を検出し、警報
を鳴らすようにしているので、アットランダムに発生す
るノイズ等により影響され難く、より安全に警報を発す
ることができる。しかも、ゾーンの設定段階を細かく採
ればより正確な対象管理ができ、さらにゾーンの設定を
作業機械の形態や動作、運動に応じて変化するようにす
れば、ダイナミックにより高い安全性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の作業機械の警報システム
を油圧ショベルに適用した場合の一実施例の説明図であ
る。

【図２】図２は、油圧ショベルにの全体的な構成の説
明図図である。

【図３】図３は、その受信センサと超音波発生ホーン
の取付関係の説明図である。

【図４】図４は、その仮想危険度ポテンシャルゾーン
の説明図である。

【図５】図５は、仮想危険度ポテンシャルゾーンを設
定するための基本ビットパターンとＶ−ＲＡＭの説明図
である。

【図６】図６は、油圧ショベルの動作に応じて設定さ
れる種々の仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図であ
る。

【図７】図７は、それぞれブルドーザが前進、曲進等
をした場合の仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図で
ある。

【図８】図８は、それぞれブルドーザが旋回をした場
合の仮想危険度ポテンシャルゾーンの説明図である。

【図９】図９は、仮想危険度ポテンシャルゾーンの危
険度設定関数の説明図である。

【符号の説明】

１…上部旋回体、２…ブーム、３…アーム、４…バケッ
ト、５…走行体、６…演算制御部、７…警報部、８…駆
動制御部、９…メモリ、９ａ…ポテンシャルゾーン設定
プログラム、９ｂ…対象検出・距離算出プログラム、９
ｃ…危険度判定プログラム、９ｄ…警報処理プログラ
ム、９ｅ…監視対象テーブル、９ｆ…ポテンシャルパタ
ーン記憶領域、１０…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、
１１…ビデオＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）、１２…ディスプレ
イ、１３…バス、１４…インタフェース、１５…セレク
タ、１６…受信検出回路、２０…油圧ショベル、１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ…受信センサ、１８ａ，１８ｂ，１
８ｄ，１８ｅ…超音波発生ホーン、２０…油圧ショベ
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−303597（ＪＰ，Ａ) 特開平４−70587（ＪＰ，Ａ) 実開平１−156256（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08B 21/00 E02F 9/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業機械の周囲に前記作業機械に近くな
るにつれて危険度が高くなる複数の仮想危険度ポテンシ
ャルゾーンを設定するポテンシャルゾーン設定手段と、
前記作業機械に対する検出対象物の位置を検出する位置
検出手段と、この位置検出手段により検出された位置が
複数の前記仮想危険度ポテンシャルゾーンのいずれかの
ゾーンに入っているかを判定する判定手段と、警報を発
生する警報手段とを備え、前記判定手段の判定結果に応
じて前記検出対象物が複数の前記仮想危険度ポテンシャ
ルゾーンのうち低い危険度から高い危険度のゾーンへ移
動したことを検出して前記警報手段を駆動し、警報を発
生することを特徴とする作業機械の警報システム。
【請求項２】警報手段が判定手段の判定結果に応じて
検出対象物が入った仮想危険度ポテンシャルゾーンに応
じてそのゾーン対応の警報をそれぞれ発生する請求項１
記載の作業機械の警報システム。
【請求項３】複数の仮想危険度ポテンシャルゾーン
は、作業機械の運動方向あるいは動作に応じて設定され
ることを特徴とする請求項１記載の作業機械の警報シス
テム。
【請求項４】設定される複数の仮想危険度ポテンシャ
ルゾーンは、作業機械に装着されるアタッチメントに応
じて選択されることを特徴とする請求項３記載の作業機
械の警報システム。
【請求項５】作業機械の周囲に前記作業機械に近くな
るにつれて危険度が高くなる複数の仮想危険度ポテンシ
ャルゾーンを設定するポテンシャルゾーン設定手段と、
前記作業機械に対する検出対象物の位置を検出する位置
検出手段と、この位置検出手段により検出された位置が
前記複数の仮想危険度ポテンシャルゾーンのいずれかの
ゾーンに入っているかを判定する判定手段と、この判定
手段の判定結果に応じて前記検出対象物が入った仮想危
険度ポテンシャルゾーンの危険度の時間増加率を算出す
る手段と、時間増加率が所定値を越えたときに警報を発
生する警報手段とを備える作業機械の警報システム。
【請求項６】作業機械には演算処理装置とメモリとビ
デオＲＡＭと３点において検出対象からの信号を受信す
るセンサと発信器とが搭載され、位置検出手段は、前記
発信器から発信された信号の発生時点と前記３点のいず
れかの受信センサにおける信号の受信時点に基づき前記
検出対象物といずれかの前記受信センサとの距離情報を
得て前記演算処理装置が前記メモリに記憶されたプログ
ラムを実行することにより位置を算出するものであり、
前記演算処理装置がポテンシャルゾーン設定手段は、前
記メモリに記憶されたプログラムを実行することにより
前記ビデオＲＡＭ上にゾーンを表す図形のビットパター
ンを記憶し、判定手段は、このビットパターンと検出対
象物の位置情報とを比較することにより前記複数の仮想
危険度ポテンシャルゾーンのいずれのゾーンにあるかを
判定することを特徴とする請求項１または５記載の作業
機械の警報システム。