JP5369057B2 - 作業機械の周囲監視装置 - Google Patents

Description

この発明は、作業機械の周囲監視装置に関する。

油圧ショベル等の作業機械は、操作室の左右側方および後方が操作員からみて視認が困難となっているため、事故防止のために、障害物や侵入者に対する監視装置を設ける必要がある。
その一例として、作業機械の周囲で作業する作業員のヘルメットの上面および障害物となる作業車両の上面に、それぞれ、異なる識別マークを付しておき、この識別マークを撮像カメラにより撮像し、予め、設定した侵入禁止領域内か否かを判断して、侵入禁止領域内にあるときは作業車両に警告を発する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００３−１０５８０７号公報

上記先行文献においては、作業員を識別して監視する方法は記載されていない。
実際の作業においては、所定の面積の工事区域内において、作業エリアまたは従事する作業機械が異なる複数の作業員が同時に作業することが多い。
このような場合、作業員は、自己の作業エリア内または自己が従事する作業機械での作業に気を取られているために、他の作業員の作業エリアに侵入したり、他の作業員が従事する作業機械の領域内に侵入したことに気づかない、という状況が発生する。
しかしながら、このような作業員を監視する方法は確立されていない。

本発明の作業機械の周囲監視装置は、操作室を備えた本体フレームが走行体上に設けられた作業機本体の周囲の発信手段から発信された信号に基づいて作業機本体の周囲を監視する作業機械の周囲監視装置において、操作室内に搭載された表示手段と、本体フレームに設けられ、信号発信手段から発信された信号から作業員識別情報を受信する受信手段と、作業員識別情報に対応して作業員特定情報および作業対象領域との対応が保持された記憶手段と、作業員特定情報と共に作業対象領域に関する情報を前記表示手段に表示させる表示駆動手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の作業機械の周囲監視装置は、操作室を備えた本体フレームが走行体上に設けられた作業機本体の周囲の発信手段から発信された信号に基づいて作業機本体の周囲を監視する作業機械の周囲監視装置において、操作室内に搭載された表示手段と、操作室近傍に装備され、作業機本体の位置情報を受信するＧＰＳ受信機と、本体フレームに設けられ、信号発信手段から発信された信号から作業員識別情報および作業員位置情報を受信する送受信手段と、作業員識別情報に対応して作業員特定情報および作業対象領域との対応が保持された記憶手段と、ＧＰＳ受信機で受信した作業機本体の位置情報と送受信手段から得られた作業員位置情報に基づいて対応する位置に作業員マークを表示させると共に記憶手段に保持された作業員特定情報および作業対象領域に関する情報を前記表示手段に表示させる表示駆動手段と、を具備することを特徴とする。

この発明によれば、他の作業エリアまたは他の作業装置の作業員を識別するので、容易に周囲を監視することが可能となる、という効果を奏する。

この発明の作業機械の周囲監視装置の実施形態１に係る斜視図である。 図１に図示された作業機械と作業員の情報交換を説明するための図である。 図１に図示された作業機械の周囲監視装置を含む全体システムを示すブロック図である。 図３の情報保持部に保持されたデータベースの内容を示す図である。 図３の表示装置に表示される１画面を示し、侵入者なしの場合の表示例である。 図３の表示装置に表示される１画面を示し、侵入者ありの場合の表示例である。 侵入判定の処理についてのフローチャートである。 モニタ画像の表示処理についてのフローチャートである。 この発明の作業機械の周囲監視装置の実施形態２に係り、全体システムのブロック図である。 この発明の作業機械の周囲監視装置の実施形態３に係る斜視図である。 図１０に図示された作業機械と作業員の情報交換を説明するための図である。 図１０に図示された作業機械の周囲監視装置を含む全体システムを示すブロック図である。 侵入判定の表示処理についてのフローチャートである。 侵入許可についてのフローチャートである。 図１２の情報保持部に保持されたデータベースの内容を示す図である。 図１２の表示装置に表示される１画面を示し、侵入者ありの場合の表示例である。 図１２の表示装置に表示される１画面を示し、侵入者ありの場合の表示例である。 図１２の表示装置に表示される１画面を示し、侵入許可中の場合の表示例である。 情報保持部に保持されたデータベースの内容の変形例を示す。 作業監視領域の設定方法についての平面図である。 図２０における作業機械の旋回範囲を説明するための作業機械の側面図である。

受信装置にて受信した作業員識別情報に基づいて、作業員を特定する作業員特定情報と共にその作業員が従事する作業エリアまたはその作業員が従事する作業装置に関する情報を表示手段に表示させることにより実現した。

（実施形態１）
以下、この発明の作業機械の周囲監視装置に係る第１の実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。
図１は、油圧ショベル（作業機本体）１の外観を示す斜視図である。１Ａはフロント作業機、１Ｂは車体、１ａはブーム、１ｂはアーム、１ｃはバケット、１ｄは旋回体（本体フレーム）、１ｅは走行体、１ｆは操作室である。油圧ショベル１は、垂直方向に夫々回動するブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント作業機１Ａと、旋回体１ｄ及び走行体１ｅからなる車体１Ｂとで構成されている。

フロント作業機１Ａでは、ブーム１ａの基端が旋回体１ｄの前部に回動可能に支持されており、このブーム１ａの先端にアーム１ｂの一端が回動可能に支持され、このアーム１ｂの他端にバケット１ｃが回動可能に支持されている。ブーム１ａはブームシリンダ３ａによって垂直方向に回動するように駆動され、アーム１ｂはアームシリンダ３ｂによって垂直方向に回動するように駆動され、バケット１ｃはバケットシリンダ３ｃによって垂直方向に回動するように駆動される。車体１Ｂでは、操作室１ｆを有する旋回体１ｄが旋回モータ(図示せず)を介して走行体１ｅ上に取り付けられており、旋回モータが駆動されることにより、旋回体１ｄが走行体１ｅに対して旋回する。走行体１ｅは、走行モータ３ｅにより駆動される。走行体１ｅおよび走行モータ３ｅは、車体１Ｂの反対側にも設けられており、この一対の走行モータ３ｅは、それぞれ、独立して駆動される。一対の走行モータ３ｅが同時にあるいは独立して駆動され、それぞれ、各走行体１ｅを駆動することにより、油圧ショベル１が前進あるいは後進走行し、また、走行方向を変更することができる。

図示はしないが、操作室１ｆ内には、ブームシリンダ３ａを駆動するブーム操作レバー装置、アームシリンダ３ｂを駆動するアーム操作レバー装置、バケットシリンダ３ｃを駆動するバケット操作レバー装置、旋回体１ｄを駆動する旋回モータ駆動用の旋回操作レバー装置、および走行モータ３ｅを駆動する走行モータ操作レバーが設けられている。また、操作室１ｆ内には、後述する、表示装置および警報機が搭載されている。

８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ、ブーム１ａ、アーム１ｂおよびバケット１ｃの回動支点に設けられた回動角を検出する角度検出器であり、８ｄは旋回体１ｄの傾斜角度を検出する傾斜角度検出器である。各角度検出器８ａ〜８ｄは図示しないドライバにより駆動され、検出した角度に関する情報を操作室１ｆ内に搭載されたモニターに表示する。

旋回体１ｄの上部側に、それぞれ、アンテナを含む無線受信機（受信手段）１０ａ、１０ｂ、１０ｃが取り付けられている。無線受信機１０ａは旋回体１ｄ上部の左側面側に、油圧ショベル１の左側からの電波の受信が良好となる方向にアンテナを向けて取り付けられている。無線受信機１０ｃは旋回体１ｄ上部の右側面側に、油圧ショベル１の右側からの電波の受信が良好となる方向にアンテナを向けて取り付けられている。無線受信機１０ｂは旋回体１ｄ上部の後側に、油圧ショベル１の後方からの電波の受信が良好となる方向にアンテナを向けて取り付けられている。

また、旋回体１ｄの上部側の各無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの近傍には、それぞれ、警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃが取り付けられている。警報機１９ａは、無線受信機１０ａの近傍に配置され、音声が、油圧ショベル１の左側方向に大きく響くように取り付けられている。警報機１９ｃは、無線受信機１０ｃの近傍に配置され、音声が、油圧ショベル１の右側方向に大きく響くように取り付けられている。警報機１９ｂは、無線受信機１０ｂの近傍に配置され、音声が、油圧ショベル１の後側方向に大きく響くように取り付けられている。

図２は、油圧ショベル１と作業員８０との送信および受信状態を示す簡略図である。
作業員８０は、例えば、ヘルメット等に取り付けられた無線発信機（信号発信手段）８１を有している。無線発信機８１からは後述するＩＤ（作業員識別情報）等が発信される。この信号は、旋回体１ｄに取り付けられた各無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃで受信される。旋回体１ｄに取り付けられた警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃからは作業員８０に対し、適切な音量で警告が発せられる。この場合、警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、図１に図示されるように、それぞれ、別方向を向いているので、異なる方向に向けられた警報機から作業員８０に届く警告の音量は小さい。

図３は、図１に図示された作業機械の周囲監視装置を含む全体システムを示すブロック図である。
第１の実施形態に係る作業機械の周囲監視装置は、表示装置５０、監視コントローラ６０および無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えており、作業機械の周囲監視装置に係る周辺装置として、管理事務所コンピュータ７０、情報端末７１、警報制御部６３、警報機１９ａ〜１９ｃ、および図２に図示された無線発信機８１がある。

情報端末７１は、例えばノート型のＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)あるいは専用の携帯通信端末であり、管理事務所コンピュータ７０から作業員の作業に関する最新のデータを、定期的に、例えば、一日の作業開始前に、作業員データベースから読み出す。また、作業員データベースから読み出した最新のデータを無線または有線の通信により監視コントローラ６０の情報保持部６５に保持する。

監視コントローラ６０は、侵入判定部６１、表示制御部６２および情報保持部６５から構成される。

情報保持部６５は、予め、作業機械周囲において監視が必要とされる領域が設定された作業監視領域図および作業員データベースを保持している。
作業員データベースの一例を図４に示す。
作業員データベースは、各作業員に関する固定された情報を示す固定項目と、時間推移に伴う各作業員の状況の変動を示す変動項目からなっている。固定項目は、「ＩＤ」（作業員識別情報）、「名前」（作業員特定情報）、「作業内容」、「作業エリア」および「更新日時」の各項目を備えている。「ＩＤ」は、個々の作業員に付された他の作業員との識別をするための情報であり、各作業員が所有する無線発信機８１からは「ＩＤ」が出力される。外来者も、外来者であることを示す「ＩＤ」が登録された無線発信機を所有する。

「名前」は、作業員を特定するための名称であり、例えば、姓名である。「作業内容」は、作業者が行う作業の種別を示し、各作業員が、作業機械あるいは作業エリアに対してどの程度密接して作業を行う必要があるかを判断する情報となる。「作業エリア」は、作業員が作業する作業エリアを区分けする情報を示す。作業員によっては、複数の作業エリアに立ち入って作業を行う必要もあり、作業員毎に立ち入るすべての作業エリアの情報が書き込まれる。「更新日時」は、各作業員の情報が更新された日時を示す。

変動項目は、「侵入状況」および「侵入部位」の各項目を備える。「侵入状況」には、各作業員が作業監視領域の内外のいずれに位置するかの情報が書き込まれ、例えば、作業監視領域内の場合には「有」、作業監視領域外の場合には「無」が書き込まれる。「侵入部位」には、「侵入状況」が「有」の場合、作業機械の作業監視領域内における左、右、後のどの位置であるかに関する情報を示す。すなわち、「侵入部位」に書き込まれた左、後、右の情報は、それぞれ、無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受信方向に対応しており、これはまた、警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃが向いている方向に対応する。

侵入判定部６１は、図示はしないが侵入判断部を含んでおり、無線受信機１０ａ〜１０ｃの受信状況を常に監視している。無線発信機８１から発信された信号を、無線受信機１０ａ〜１０ｃで受信したとき、あるいは無線発信機８１が作業監視領域内に位置すると判断されたとき、侵入判定部６１は、無線発信機８１から得られた「ＩＤ」に基づいて情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合し、該当する「ＩＤ」の「侵入状況」および「侵入部位」に、それぞれ、上述の情報を書き込む。

上述の侵入判定部６１の侵入判断部は、無線発信機８１の位置（方向および距離）を算出する侵入者位置演算手段、および算出された無線発信機８１の位置と情報保持部６５に保持された作業監視領域図に基づいて、無線受信機８１、換言すれば、作業員８０が作業監視領域内であるか否かを判断する。この場合、無線発信機８１の位置は、各無線受信機１０ａ〜１０ｃにて受信された信号の強度の絶対値および相対値に基づいて演算して求められる。

表示制御部６２は、作業機械の周囲監視状況をモニタ画像として表示装置５０に出力する。表示制御部６２は、作業機械と共に、情報保持部６５に保持された作業監視領域図を俯瞰図に作成し、表示装置５０の表示部５１に表示させる。
また、無線発信機８１から発信された信号を、無線受信機１０ａ〜１０ｃの少なくとも１つで受信したとき、あるいは無線発信機８１が作業監視領域内に位置すると判断されたとき、その無線発信機８１を装備する作業員のＩＤ、名前、作業エリアを、表示装置５０の表示部５１における作業監視領域の対応する侵入部位の領域内に表示させる。

表示装置５０は、表示部５１、警報部５２、入力部５３、集音部５４を備えている。表示部５１は、表示制御部６２が作成したモニタ画像を表示する。警報部５２は、警報音を発する。入力部５３は、表示制御部６２を介して表示部５１の表示内容を切り替える信号を出力する。集音部５４は、各警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃにそれぞれ音声を伝送するマイクおよび増幅器を含む発信機を有している。マイクは警報機１９ａ、１９ｂ、１９に対応するように三個備えられており、１つのマイクに入力された音声は、警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃの中、対応するいずれか１つの警報機から発生される。

管理事務所コンピュータ７０には、少なくとも、図４に示された作業員データベースの固定項目に関する情報が保持されており、情報の内容に変動が生じた瞬間に、外来者を含めた各作業員の情報を最新にする管理がされている。この作業員データベースは、作業日報または作業指示書などの帳票の作成時にも共用される。
以下、本発明の第１の実施形態に係る作業機械の周囲監視装置を含む作業機械の全体システムの動作を説明する。

図７は、侵入判定の処理についてのフローチャートである。この処理は、作業機械の動作中に、所定の周期で起動される。
監視コントローラ６０により侵入判定の処理が起動されると、侵入判定部６１では、無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃからの入力を常時チェックし（ステップＳ１１）、信号の受信があるか否かを判断する（ステップＳ１２）。信号の受信があった場合には、ステップＳ１３の処理を、受信が無かった場合には、ステップＳ１７の処理を行う。信号の受信があった場合、ステップＳ１３において、受信した信号から無線発信機８１の「ＩＤ」チェックを行い、「ＩＤ」を取得する。

次に、取得した「ＩＤ」に基づいて、情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合して該当する「ＩＤ」に対応する「侵入状況」を「有」に更新する。そして、取得した「ＩＤ」以外の「ＩＤ」に対応する「侵入状況」を「無」に更新する（ステップＳ１４）。また、無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの入力信号の大きさに基づいて、情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合して「侵入状況」が「有」に該当する「ＩＤ」に対応する「侵入部位」に「左」「右」、「後」のいずれか１つを記録する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１２において、信号の受信が無かった場合には、ステップＳ１７において、情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合して全ての「ＩＤ」に対応する「侵入状況」を「無」に更新する。次に、ステップＳ１８において、情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合して「侵入部位」に記録された情報をクリアする。この処理を周囲監視期間中繰り返し、監視コントローラ６０からの終了信号を検出すると（ステップＳ１９）、侵入判定の処理フローが終了する。

次に、図８のフローチャートを参照して表示制御部６２におけるモニタ画像の表示処理について説明する。この処理は、作業機械の動作中に、図７に示す処理に引き続いて、所定の周期で繰り返し起動される。
まず、油圧ショベル１（作業機械）を俯瞰した外観図を描画し（ステップＳ２１）、続いて、情報保持部６５に保持された作業監視領域を示す俯瞰図を描画する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２３では、作業監視領域への侵入があったか否かを判断する。図７に示すステップＳ１５において、作業員データベースへの「侵入状況」が「有」とされ、「侵入部位」が記録されることにより、作業監視領域への侵入があったと判断された場合には、ステップＳ２４の処理を行う。作業監視領域への侵入が無い場合には、侵入がある否かのチェックを繰り返す。

作業監視領域への侵入があった場合には、ステップＳ２４において、「ＩＤ」に基づいて、情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合して該当する「ＩＤ」に対応する「名前」、「作業エリア」および「侵害部位」に関する各情報を取得する。続いて、ステップＳ２５において、「侵害部位」に対応する領域に作業員マークＩ_Mを描画すると共に、その作業員マークＩ_Mに関連付けて「名前」および「作業エリア」を描画する。そして、ステップＳ２６において、これらの表示画像を表示装置に出力して、表示部５１に、作業機械および作業監視領域の俯瞰図と共に、侵入者がある場合には、侵入者の位置に対応する作業部位の領域に作業員マークＩ_M、「名前」および「作業エリア」をテキストで表示させて終了する。

図５は、侵入者がいない場合に、表示部５１に表示されるモニタ画面の一例である。図５において、Ｉ_１は油圧ショベル１(作業機械)の俯瞰図である。Ｒａは、無線受信機１０ａの指向性および受信感度を元に作成した無線受信機１０ａに関する作業監視領域である。Ｒｂは、無線受信機１０ｂの指向性および受信感度を元に作成した無線受信機１０ｂに関する作業監視領域である。Ｒｃは、無線受信機１０ｃの指向性および受信感度を元に作成した無線受信機１０ｃに関する作業監視領域である。モニタ画面の各作業監視領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃには、侵入者の画像は表示されておらず、モニタ画面の左上には侵入者なしと表示されている。

図６は、侵入者が作業監視領域Ｒｂ内にあった場合に、表示部５１に表示されるモニタ画面の一例を示す。モニタ画面の作業監視領域Ｒｂ内に侵入者のマークＩ_Mが表示されると共に、侵入した作業員の「名前」および「作業エリア」が表示される。また、モニタ画面の左上の「侵入者なし」の表示は「侵入者あり」に変更して表示される。

「侵入者あり」の表示がモニタ画面に表示されることにより、操作室１ｆで操作する操作員には、作業監視領域内に侵入者がいることは勿論、侵入者の「名前」、「作業エリア」および区画された作業監視領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃのどの領域にいるかを知ることができる。

警告をする場合には、操作室１ｆ内で操作員が三個のマイク（図示せず）のいずれか１つを用いて発する。警告は、警報制御部６３を介して、マイクに対応する警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃのいずれか１つから発せられる。このとき、モニタ画面に表示される侵入者の名前を呼ぶことで名指しされた侵入者（作業員）の注意を喚起することができる。

油圧ショベル１の操作員が作業エリアＡでの作業中であって、侵入者が同じ作業エリアＡの作業員、例えば、図４におけるＩＤ＝Ｐ３の作業員である場合には、格別、警告を発する必要がない。このため、不必要な警告を発することにより、作業機械の周囲で作業に従事する作業員が、警告内容に留意することに伴う作業の中断等をなくすことができる。

侵入者が、図４におけるＩＤ＝Ｐ４の作業員のよう、作業エリアＡだけでなく他の作業エリアをも担当する作業員である場合、操作員は、必要に応じ警告を発する。また、図４におけるＩＤ＝Ｐ５の作業員のように作業エリアＡ以外の作業エリアを担当する作業員である場合には、操作員は、警告が不可欠であると判断する。警告を発する場合、侵入の現場が作業監視領域Ｒｂであることが確認されるので、作業監視領域Ｒｂに対応する警報機１９ｂのみから発する。これにより、警報機１９ａおよび１９ｃの方向における他の作業監視領域内で作業中の作業員は、警告が届かない、あるいは自身に関する警告でないと判断することができるので、警告内容に留意することに伴う作業の中断等をなくすことができる。

また、侵入者が外来者である場合、外来者であることが表示されるので、操作員は、特に、注意を払って警告をすることができる。あるいは、油圧ショベル１の操作を中断して、危険を回避することができる。外来者の場合、作業員マークＩ_Mを、通常の作業員マークとは異なる画像にしてもよい。

以上のように、第１実施形態の作業機械の周囲監視装置によれば、侵入者の名前を知ることができるので、名前と共に警告を発することが可能であり、警告の効果を向上することができる。また、侵入者の作業エリアを知ることができるので、警告が必要な作業者のみに適切な警告を発することができる。このことは、警告の頻度を少なくすることになり、作業効率を向上する。

また、作業監視領域を複数に分割し、分割された各作業監視領域に対応して警報機を取り付けているので、侵入があった領域に対応する警報機のみから警報を発することができ、これにより、他の作業監視領域で作業する作業員の作業を低下することがない、という効果を奏する。

上記において、各作業員が従事または担当する対象を、作業エリアとして説明をしたが、各作業員が従事または担当する対象は、作業機械、装置、設備等、領域ではなく事物として割り当てる場合にも適用することができる。本命最初において、各作業員が従事または担当する作業エリアおよび各作業員が従事または担当する対象は、作業機械、装置、設備等を含めて作業対象領域とする。

無線受信機の数および搭載位置も実施形態に制限されることはなく、適宜、変更をすることができる。

侵入者が、作業監視領域の内側と外側の境界付近で作業をしているような場合には、表示部５１に表示されるモニタ画面が、図５および図６の画面に頻繁に切り替わることになり、操作員としては管理し難くなる。このような状況に対応して、侵入状況が「有」と記録された作業員に対しては、作業監視領域外に出た後も、例えば、１０〜３０秒間程度の一定時間、侵入状況を「有」のままとしておくようにしてもよい。この場合、作業員マークＩ_Mのみを表示色を薄くするなど、画像を変化させても良い。作業者が一定時間内に再び作業監視領域の内外に出入りしたとしても、モニタ画面が図６の画面から図５の画面に切り替わることが無く、操作員の監視が楽になる。但し、作業監視領域内に侵入したときは、直ちに、侵入者マークを表示するようにする。このようにしておけば、モニタ画面が変化する頻度を少なくすることができ、且つ、監視機能を低下することもない。

（実施形態）
第１の実施形態では、操作員が警報機を用いて警告をするものであった。第２の実施形態は、自動的に警告を発する監視装置に関する。
第２の実施形態の場合にも、図１に図示された油圧ショベル１がそのまま適用される。以下、全体システムのブロック図である図９を用いて、第２の実施形態の作業機械の周囲監視装置を説明する。

第２の実施形態に係る作業機械の周囲監視システムは、表示装置５０、監視コントローラ６０および無線受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えており、作業機械の周囲監視システムの周辺装置として、管理事務所コンピュータ７０、情報端末７１および図２に図示された無線発信機８１がある。
ここで、第１の実施形態との相違は、監視コントローラ６０が、警報制御部６３を有している点である。警報制御部６３は音声合成回路６４を有しており、警報機１９ａ、１９ｂ、１９ｃに接続されている。
警報制御部６３以外は、第１の実施形態と同様であるので、同一の構成に同一の参照番号を付してその説明を省略する。

情報保持部６５には、図４に図示された「侵入状況」および「侵入部位」の情報が記録された作業員データベースが保持されている。ここで、「侵入状況」に「有」が記録されると、監視コントローラ６０によって、「ＩＤ」に対応する「名前」および「侵入部位」の情報が警報制御部６３に読み出される。警報制御部６３では、侵入者の「名前」と警告内容とを音声合成部６４で合成すると共に、「侵入部位」に該当する警報機１９ａ〜１９ｃのいずれかをオンにする。この動作によって、侵入者の「名前」が付加された警告が「侵入部位」に対応する領域に向けて取り付けられた警報機から発せられる。

第２の実施形態の場合においても、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。加えて、警告が自動的に発せられるので、警告を発する場合、操作員が警告を発する方向に向いている警報機を選択する際の間違いを防止することができる。

上記において、「侵入状況」に「有」が記録された場合に自動的に警告を発するとして説明したが、操作員が入力部５３を操作した場合に、警告を発するようにしてもよい。また、複数の警告内容を備えておき、入力部５３において警告内容を選択できるようにしてもよい。また、図４におけるＩＤ＝Ｐ４のように、侵入者が同一の作業エリアを割り当てられている場合には、警告を発せず、ＩＤ＝Ｐ５のように侵入者が異なる作業エリアを割り当てられている場合にのみ警告を発するようにしてもよい。

（実施形態３）
実施形態１および実施形態２では、作業員あるいは侵入者の位置は、無線受信機１０ａ〜１０ｃで受信した信号の大きさ、相対値に基づいて算出する方法であったが、ＧＰＳ受信機を用いて、より正確な位置を定めることができる。
以下、この発明の作業機械の周囲監視装置に係る第３の実施形態について説明する。

図１０は、第３の実施形態における油圧ショベル１の外観の一例を示す斜視図である。図１０において、図１と同一の部材については、同一の参照番号を付してその説明を省略する。

油圧ショベル１の操作室１ｆの上部には、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機１４が設けられている。ＧＰＳ受信機１４は、作業機械の絶対座標の位置情報を得るために搭載されている。また、旋回体１ｄには１つの無線送受信機１５が設けられている。この無線送受信機１５は、旋回体１ｄの後部側上部に設けられており、第１の実施形態において搭載されていた無線受信機１０ａ〜１０ｃは、第３の実施形態では除かれている。また、図１０には図示されていないが、操作室１ｆ内には、マイクおよびスピーカを含むヘッドセットが備えられており、操作員が装着している。

図１１は、油圧ショベル１と作業員９０との送信および受信状態を示す簡略図である。作業員９０は、ＧＰＳ受信機９１、無線送受信機９２およびヘッドセット９３を装備している。ヘッドセット９３には、マイクおよびスピーカが含まれている。ＧＰＳ受信機９１、無線送受信機９２およびヘッドセット９３は相互に接続されており、有線通信が可能である。ＧＰＳ受信機９１により、作業員９０の絶対座標の位置情報が得られる。

ＧＰＳ受信機９１で得られた作業員９０の位置情報は、無線送受信機９２に取り込まれる。そして、無線送受信機９２は、周囲に、「ＩＤ」およびＧＰＳ受信機９１で得られた作業員９０の位置情報を無線信号で発信している。

油圧ショベル１に備えられた無線送受信機１５は、無線送受信機９２が一定の距離範囲内に位置している場合には、無線送受信機９２から発信される「ＩＤ」および作業員位置情報を受信する。また、作業員９０は、ヘッドセット９３と無線送受信機９２を用いて、他の無線送受信機を装備した作業員および操作室１ｆ内の操作員と通話することが可能である。

図１２は、第３の実施形態に係る作業機械の周囲監視装置を含む全体システムを示すブロック図である。
第３の実施形態に係る作業機械の周囲監視装置は、表示装置５０、監視コントローラ６０、ＧＰＳ受信機１４および無線送受信機１５を備えており、作業機械の周囲監視装置に係る周辺装置として、管理事務所コンピュータ７０、情報端末７１、警報制御部６３、警報機１９ａ〜１９ｃおよび操作員が装備するヘッドセット５５がある。

監視コントローラ６０は、侵入判定部６１、表示制御部６２、情報保持部６５および監視範囲設定部６７から構成される。

監視範囲設定部６７は、侵入判定部６１により参照される監視範囲を保持している。監視範囲は、予め、作業範囲および作業内容に応じて設定される。

情報保持部６５は、作業員データベースを有している。作業員データベースの一例を図１５に示す。
図１５に示された作業員データベースは、変動項目に「位置（緯度）」、「位置（経度）」および「通話中」の項目が付加されている以外は、図４の作業員データデースと同一である。従って、同一の項目に関する説明は省略する。変動項目に記録された情報は、作業員の状況で逐次更新される点では、図４の場合と同一である。「通話中」には、無線送受信機９２が通話中であれば、通話中であることを意味する「○」が書き込まれ、通話中でなければ、通話中でないことを意味する「×」が書き込まれる。また、「位置（緯度）」および「位置（経度）」の各項目には、ＧＰＳ受信機９１から得られた作業員が位置する緯度および経度が、それぞれ、記録される。

侵入判定部６１は、無線送受信機１５の受信状況を常に監視しており、無線送受信機９２から発信された「ＩＤ」および作業員の位置情報から、監視範囲設定部６７で設定された作業監視領域内に作業員が位置すると判断されたとき、無線送受信機１５から得られた「ＩＤ」に基づいて情報保持部６５に保持された作業員データベースを照合し、該当する「ＩＤ」の「位置（緯度）」、「位置（経度）」を記録する。また、「侵入状況」を「無」から「有」に更新し、「侵入許可」を、許可しないことを意味する「×」にする。

表示制御部６２は、作業機械の周囲監視状況をモニタ画像として表示装置５０に出力する。表示制御部６２は、作業機械と共に、情報保持部６５に保持された作業監視領域図とを俯瞰図に作成し、表示装置５０の表示部５１に表示させる。
また、情報保持部６５の作業員データベースを参照し、無線送受信機９２が作業監視領域内に位置すると判断されたとき、その無線送受信機９２を装備する作業員の「ＩＤ」、「名前」、「作業エリア」を、表示装置５０の表示部５１における作業監視領域の対応する侵入部位の領域に表示させる。

表示装置５０は、表示部５１、警報部５２、入力部５３を備えている。表示部５１は、表示制御部６２が作成したモニタ画像を表示する。警報部５２は、警報音を発する。入力部５３は、表示部５１に備えられたタッチパネルである。表示部５１に表示されたモニタ画面における作業員マーク上に位置するタッチパネルの部位をタッチして入力操作をすることにより、その作業員との通話が可能となる。また、その作業員の侵入許可を「×」から、許可することを意味する「○」に変更することができる。

情報端末７１および管理事務所コンピュータ７０については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
以下、第３の実施形態の動作について説明をする。

図１３は、表示制御部６２における侵入判定の表示処理についてのフローチャートである。この処理は、作業機械の動作中に、所定の間隔で起動される。
監視コントローラ６０により表示制御部６２の表示処理フローが起動されると、ステップＳ３１において、表示制御部６２は作業機械である油圧ショベル１を俯瞰した概観図を描画し、続いて、ステップＳ３２において、監視範囲設定部６７に設定された作業員監視範囲領域を描画する。

次に、ステップＳ３３において、情報保持部６５に保持された作業員データベースを参照し、作業員監視範囲領域内に侵入者がいるか否かを判断する。侵入者がいなければ、ステップＳ４０の処理を、侵入者がいると判断されるとステップＳ３４の処理を行う。
侵入者がいない場合、ステップＳ４０では、侵入者なしの状態のモニタ画面を表示する。侵入者なしのモニタ画面の一例を図１６に示す。油圧ショベル１の俯瞰図とその周囲に設けられた作業員監視領域Ｒが表示されている。また、モニタ画面の左上には「侵入者なし」がテキスト表示されている。なお、油圧ショベル１の俯瞰図内に表示された「＋」の表示は、油圧ショベル１の操作室１ｆの上部に設けられたＧＰＳ受信機１４から得られる「位置（緯度）」および「位置(経度)」の情報に対応する位置に表示され、この位置は、作業機械である油圧ショベル１の基準点としての表示である。

ステップＳ３４で、侵入者がいると判断されると、作業員データベースから、その侵入者の「ＩＤ」、「名前」、「作業エリア」および「位置（緯度）」、「位置(経度)」に関する情報を取得する。そして、ステップＳ３５において、油圧ショベル１の基準点である「＋」の位置を基準として、侵入者の「位置（緯度）」、「位置(経度)」に対応する相対的位置に、作業員マークを描画すると共に、作業員マーク_M近傍に「ＩＤ」および「名前」を描画する。

次に、作業員データベースの「通話中」の項目を参照して、通話中であるか否かを判断し、「通話中」が「○」であればステップＳ３７の処理を行い、「通話中」が「×」であれば、ステップＳ３８の処理を行う。
「通話中」が「○」であればステップＳ３７において、「通話中」を描画してステップＳ４０で表示部５１にそのモニタ画像を表示する。

図１７は、ＩＤ＝Ｐ３およびＩＤ＝Ｐ４の作業員が侵入中である場合のモニタ画面の一例である。作業監視領域Ｒ内のＩＤ＝Ｐ３とＩＤ＝Ｐ４に対応する位置に侵入者マークＩ_Mが表示されている。また、各侵入者マークＩ_M近傍にＩＤ＝Ｐ３およびＩＤ＝Ｐ４に係る情報として、「名前」および「作業エリア」がテキストで表示されている。また、モニタ画面の左上には、「侵入者あり」のテキスト表示がなされている。

「通話中」が「×」であれば、ステップＳ３８において、「侵入許可」が「○」であるか否かを判断する。「侵入許可」が「×」であれば、ステップ４０で表示部５１にそれまでの状態を示すモニタ画像を表示する。このモニタ画面は、図１７に図示されたモニタ画面と同様である。

「侵入許可」が「○」であれば、ステップＳ３９において、該当する侵入者の近傍に「侵入許可中」を表示し、ステップＳ４０にて、それまでの状態を示すモニタ画像を表示する。
図１８は、その状態を示すモニタ画面の一例である。作業監視領域Ｒ内のＩＤ＝Ｐ３とＩＤ＝Ｐ４に対応する位置（緯度）、位置(経度)に侵入者マークＩ_Mが表示されている。また、各侵入者マークＩ_M近傍にＩＤ＝Ｐ３およびＩＤ＝Ｐ４に関する情報として、名前および作業エリアと共にＩＤ＝Ｐ３に対応して「通話中」が、ＩＤ＝Ｐ４に対応して「侵入許可中」がテキスト表示されている。さらに、モニタ画面の左上には、「侵入者あり」のテキスト表示がなされている。
なお、操作室１ｆ内の表示部５１に備えられた入力部５３であるタッチパネルを操作することにより、図１７に図示されたモニタ画面を図１８に図示されたモニタ画面に変更することが可能である。

以下、タッチパネルから入力された入力信号に対応して表示制御部６２において処理される動作を図１４のフローチャートによって説明する。図１４に示された処理は、図１３に示された処理とは独立して所定の周期で起動される。
この処理が起動すると、先ず、ステップＳ５１において、入力部５３からの入力があるか否かを判断する。この状態では、例えば、図１７に図示されるモニタ画面が表示されており、操作員がタッチパネルをタッチしなければ、図１７のモニタ画面を維持して終了する。

操作員がＩＤ＝Ｐ３またはＩＤ＝Ｐ４の侵入者マークＩ_M上のタッチパネルの部位をタッチして入力操作を行うと、ステップＳ５２おいて、タッチ時間が１秒以上であるか否かが判断され、１秒以上であれば、ステップＳ５３の処理を行い、１秒未満の場合はステップＳ５６の処理を行う。

入力部５３でのタッチ時間が１秒以上である場合には、操作員は、旋回体１ｄに装備された無線送受信機１５を介してタッチパネルで操作した侵入者が装備する無線送受信機９２を呼び出す。そして、操作員が装着しているヘッドセット５５と侵入者が装着しているヘッドセット９３を用いて、操作員と侵入者との間で通信を行う（ステップＳ５４）。例えば、ＩＤ＝Ｐ３の侵入者マークＩ_M上のタッチパネルの部位を１秒以上タッチすると、操作員とＩＤ＝Ｐ３との通信接続が確立される。このように、通信接続が確立されると、次にステップＳ５５において、該当する侵入者の「通話中」項目を、通話中を意味する「○」に書き換えて終了する。この処理により、図１７に図示されている、ＩＤ＝Ｐ３に対応して表示されている「侵入中」の表示が、図１８に図示されている「通話中」の表示に切り替わる。

ステップＳ５２でタッチパネルの操作が１秒未満の場合は、ステップＳ５６で侵入許可中であるか否か判断する。侵入者に対して、未だ、侵入許可をしていない場合には、該当する侵入者の「侵入許可」項目を「×」から「○」に変更して終了する。例えば、ＩＤ＝Ｐ４の侵入者マークＩ_M上のタッチパネルの部位を１秒未満タッチすると、侵入許可をした操作となり、ＩＤ＝Ｐ４の「侵入許可」項目に「○」が記録される。そして、この処理により、図１７に図示されている、ＩＤ＝Ｐ４に対応して表示されている「侵入中」の表示が、図１８に図示されている「侵入許可中」の表示に切り替わる。

ステップＳ５６で侵入許可中であれば、ステップＳ５８で該当する侵入者の「侵入許可」項目を「×」に更新して終了する。すなわち、図１８に図示されているＩＤ＝Ｐ４に対応して表示されている「侵入許可中」の表示が図１７に図示されている「侵入中」の表示に切り替わる。

第３の実施形態の場合にも第１の実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。特に、第３の実施形態では、作業機械および作業員の位置をＧＰＳ受信機により確定するので、作業監視領域との相対的位置を正確に把握することができ、監視の確度を向上することができる。加えて、表示部５１に備えられたタッチパネルを操作することにより、特定の侵入者に対して、一時的に、侵入を許可するようにしたり、無線送受信機によって侵入者を呼び出し、ヘッドセットを用いた通信により、直接、侵入者に警告を与えたりするることができるので、より複雑な作業状況に柔軟に対応することができる。

なお、第３の実施形態においては、通信接続は、操作室１ｆ内にて操作する操作員から作業員９０に対して開始する場合で説明した。しかし、逆に、作業員９０から操作員に対して通信を開始するようにしてもよいし、通信の開始を作業員、操作員のいずれからでも開始することができるようにしてもよい。作業員９０から操作員に通信を開始する際には、どのＩＤの作業者から発信されたかを操作員が知ることができるようにしてもよい。これは、例えば、受信したＩＤに基づいて、表示部５１に表示された該当する作業員の作業者マークを点滅するような方法によって実現される。

（変形例）
作業員データベースのフォーマットは種々変形することが可能である。
図１９は、その一例を示す。この例の場合、作業員だけでなくショベルとかダンプのような作業機械も監視対象としている。ショベル、ダンプに運転者が搭乗していない場合には、侵入の状況に応じて操作員が適宜対応を図る。ショベル、ダンプに運転者が搭乗した場合には、作業員への対応に準じた警告を与えることができる。

図２０は、作業監視領域の変形例を示す。
この例では、作業監視領域が危険の程度によって、複数の領域に区分けされている。
Ｒ１は、油圧ショベルを掘削後の姿勢で旋回する場合に、フロント作業機１Ａが通過する領域である。掘削後の姿勢とは、図２１示されているように、ブーム１ａを起立して、アーム１ｂをブーム１ａ下に位置するように折りたたみ、バケット１ｃをアーム１ｂとブーム１ａとの間に位置するように屈曲させた状態である。この状態で、旋回中心を軸に旋回体１ｄを旋回すると、ブーム１ａのアーム１ｂ取り付け側先端部から旋回中心の距離を旋回半径とする回転がなされる。

Ｒ２は、操作室１ｆ内にて操作する操作員から目視し難くなる領域である。
Ｒ３は、Ｒ１とＲ２の重なる領域を元にして設定した監視範囲である。また、
Ｒ４は、Ｒ３の領域に対して、外側にひとひろ分（作業員が両腕を広げた長さ）広く設定した領域である。第３の実施形態における作業監視領域Ｒは、ほぼＲ３の領域に対応する。しかしながら、作業の状況に応じて、作業監視領域Ｒを、領域Ｒ１〜Ｒ４のいずれかに設定したり、または、新たな定義づけで設定したりしてもよい。

上記した第１〜第３の実施形態は、種々、変形して実施することができる。
例えば、作業員データベースに記録された各情報の転送は、管理事務所コンピュータから衛星通信を介して介するようにしてもよく、また、転送先についても、情報端末を介さずに、直接、監視コントローラに送信するシステムとすることもできる。

「ＩＤ」は作業員個人に対応されているが、グループ毎に対応付ける場合にも適用が可能である。

そして、作業機械は、油圧ショベル以外であってもよく、特に、ホィールローダあるいはクレーン等にも適用が可能である。

その他、本発明の作業機械の周囲監視装置は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、操作室を備えた本体フレームが走行体上に設けられた作業機本体の周囲の発信手段から発信された信号に基づいて作業機本体の周囲を監視する作業機械の周囲監視装置において、操作室内に搭載された表示手段と、本体フレームに設けられ、信号発信手段から発信された信号から作業員識別情報を受信する受信手段と、作業員識別情報に対応して作業員特定情報および作業対象領域との対応が保持された記憶手段と、作業員特定情報と共に作業対象領域に関する情報を前記表示手段に表示させる表示駆動手段と、を具備するものであればよい。

また、本発明の作業機械の周囲監視装置は、操作室を備えた本体フレームが走行体上に設けられた作業機本体の周囲の発信手段から発信された信号に基づいて作業機本体の周囲を監視する作業機械の周囲監視装置において、操作室内に搭載された表示手段と、操作室近傍に装備され、作業機本体の位置情報を受信するＧＰＳ受信機と、本体フレームに設けられ、信号発信手段から発信された信号から作業員識別情報および作業員位置情報を受信する送受信手段と、作業員識別情報に対応して作業員特定情報および作業対象領域との対応が保持された記憶手段と、
ＧＰＳ受信機で受信した作業機本体の位置情報と送受信手段から得られた作業員位置情報に基づいて対応する位置に作業員マークを表示させると共に記憶手段に保持された作業員特定情報および作業対象領域に関する情報を前記表示手段に表示させる表示駆動手段と、を具備するものであれば良い。

１ 油圧ショベル（作業機械）
１ｄ 旋回体（本体フレーム）
１ｆ 操作室
１０ａ〜１０ｃ 無線受信機
１４ ＧＰＳ受信機
１５ 無線送受信機
１９ａ〜１９ｃ 警報機
５０ 表示装置
５１ 表示部
５３ 入力部
６０ 監視コントローラ
６１ 侵入判定部
６２ 表示制御部
６３ 警報制御部
６４ 音声合成部
６５ 表示保持部
６７ 監視範囲設定部
７１ 情報端末
９０ 作業員
９１ ＧＰＳ受信機
９２ 無線送受信機
Ｒ、Ｒａ〜Ｒ１、Ｒ１〜Ｒ４ 作業監視領域
Ｉ_M 侵入者マーク

Claims (5)

1. 操作室を備えた本体フレームが走行体上に設けられた作業機本体の周囲の発信手段から発信された信号に基づいて作業機本体の周囲を監視する作業機械の周囲監視装置において、
   操作室内に搭載された表示手段と、
   前記本体フレームに設けられ、信号発信手段から発信された信号から作業員識別情報を受信する受信手段と、
   作業員識別情報に対応して作業員特定情報および作業対象領域との対応が保持された記憶手段と、
   前記作業員特定情報と共に作業対象領域に関する情報を前記表示手段に表示させる表示駆動手段と、
   を具備することを特徴とする作業機械の周囲監視装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の周囲監視装置において、さらに、作業監視領域を保持する作業監視領域保持手段および前記受信手段から得られた情報に基づいて前記信号発信手段の発信位置を特定する発信手段位置特定手段を具備し、表示駆動手段により、前記発信手段位置特定手段で特定される前記信号発信手段の発信位置に対応する前記作業監視領域内おける位置に、作業員マークを表示することを特徴とする作業機械の周囲監視装置。
3. 請求項２に記載の作業機械の周囲監視装置において、さらに、複数の警報機、および前記警報機の中、前記発信手段位置特定手段により特定された前記信号発信手段の位置に対応する警報機を選択して警告を発する警報機選択手段を具備することを特徴とする作業機械の周囲監視装置。
4. 操作室を備えた本体フレームが走行体上に設けられた作業機本体の周囲の発信手段から発信された信号に基づいて作業機本体の周囲を監視する作業機械の周囲監視装置において、
   操作室内に搭載された表示手段と、
   前記操作室近傍に装備され、作業機本体の位置情報を受信するＧＰＳ受信機と、
   前記本体フレームに設けられ、信号発信手段から発信された信号から作業員識別情報および作業員位置情報を受信する送受信手段と、
   作業員識別情報に対応して作業員特定情報および作業対象領域との対応が保持された記憶手段と、
   前記ＧＰＳ受信機で受信した作業機本体の位置情報と前記送受信手段から得られた作業員位置情報に基づいて対応する位置に作業員マークを表示させると共に前記記憶手段に保持された前記作業員特定情報および前記作業対象領域に関する情報を前記表示手段に表示させる表示駆動手段と、
   を具備することを特徴とする作業機械の周囲監視装置。
5. 請求項４に記載の作業機械の周囲監視装置において、前記作業監視領域内での作業の許可に関連する情報を表示する作業許可情報表示手段および前記作業許可情報表示手段で表示された情報を変更するための入力手段を具備することを特徴とする作業機械の周囲監視装置。
   

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