JP6901710B1 - 安全装置および作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で事故の発生を防止することができる安全装置を提供する。【解決手段】全方位監視カメラ５と、全方位監視カメラ５で撮影している映像を表示する表示部７と、表示部７に表示されている映像の中から所定の領域２１を指定する領域指定部９と、全方位監視カメラ５で撮影している映像の中の障害物１９を検知する障害物検知部１１と、領域指定部９で指定された領域２１と、障害物検知部１１で検知された障害物１９との位置関係をもとめる位置関係取得部１３と、位置関係取得部１３でもとめられた領域２１と障害物１９との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部１５と有する。【選択図】図２

Description

本発明は、安全装置および作業機械に係り、特にカメラを用いて障害物を検知するものに関する。

油圧ショベルによる事故は多く発生しており、軽微な事故から死亡事故等重篤災害に至っているケースがある。災害発生要因（事故発生要因）として、機械が小型で容易に操作可能なことによるヒューマンエラーに起因するものが多い。特に、油圧ショベルのアーム等が作業員、周囲建築物へ接触する事故が多い。

そこで、事故の発生を防止するために、油圧ショベル（作業機械；バックホー）に複数のカメラを設置し、これらのカメラを用いて撮影した画像を合成して俯瞰画像を作成し、この俯瞰画像を表示する作業機械の周囲監視装置（安全装置）が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１３−２５３４０２号公報

ところで、従来の安全装置では、複数台のカメラが必要であるとともにこれらのカメラを用いて撮影した画像を合成して俯瞰画像を作成するようになっているので装置の構成が煩雑になるという問題がある。

本発明は、簡素な構成で事故の発生を防止することができる安全装置およびこの安全装置が設置されている作業機械を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、全方位監視カメラと、前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、前記表示部に表示されている映像の中から所定の領域を指定する領域指定部と、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との位置関係をもとめる位置関係取得部と、前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部とを有し、ステレオカメラを備え、前記位置関係取得部は、前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との間の距離を、前記ステレオカメラを用いてもとめるように構成されており、前記信号出力部は、前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との間の距離に応じて、信号を出力するように構成されている安全装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の安全装置であって、前記障害物検知部で検知されている障害物の中から所定の障害物を除外する障害物除外部が設けられている安全装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の安全装置であって、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の移動体を検知する移動体検知部を有し、前記位置関係取得部は、前記障害物検知部で検知された障害物と前記移動体検知部で検知された移動体との間の距離を、前記ステレオカメラを用いてもとめるように構成されており、前記信号出力部は、前記位置関係取得部でもとめられた前記移動体と前記障害物との間の距離に応じて、信号を出力するように構成されている安全装置である。

請求項４に記載の発明は、全方位監視カメラと、前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、前記表示部に表示されている映像の中から所定の領域を指定する領域指定部と、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との位置関係をもとめる位置関係取得部と、前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部とを有し、傾斜角度検出部、加速度検出部の少なくともいずれかを備えており、前記信号出力部は、前記加速度検出部でもとめられた加速度に応じた信号、前記傾斜角度検出部でもとめられた傾斜角度に応じた信号の少なくともいずれかの信号を出力するように構成されている安全装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の安全装置であって、傾斜角度検出部、加速度検出部の少なくともいずれかを備えており、前記信号出力部は、前記加速度検出部でもとめられた加速度に応じた信号、前記傾斜角度検出部でもとめられた傾斜角度に応じた信号の少なくともいずれかの信号を出力するように構成されている安全装置である。

請求項６に記載の発明は、本体部と、操作部と、制御部と、前記本体部に設けられており前記操作部で入力された動作指示に応じて前記本体部に対して移動する作業部とを備え、安全装置が設置されている作業機械であって、前記安全装置は、全方位監視カメラと、前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、前記表示部に表示されている映像の中から所定の領域を指定する領域指定部と、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との位置関係をもとめる位置関係取得部と、前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部とを有し、前記制御部は、前記操作部での指示にかかわらず、前記信号出力部から送られてきた信号に応じて前記作業部の移動を規制するように構成されている作業機械である。

請求項７に記載の発明は、本体部と、操作部と、制御部と、前記本体部に設けられており前記操作部で入力された動作指示に応じて前記本体部に対して移動する作業部とを備え、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の安全装置が設置されている作業機械であって、前記制御部は、前記操作部での指示にかかわらず、前記信号出力部から送られてきた信号に応じて前記作業部の移動を規制するように構成されている作業機械である。

請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の作業機械であって、前記全方位監視カメラは、前記作業機械の本体部に設置されており、前記全方位監視カメラは、前記作業機械の本体部および前記作業部の移動範囲の、少なくとも総てを映すことができるようになっている特徴とする作業機械である。

請求項９に記載の発明は、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の作業機械であって、前記作業機械は、バックホーであり、前記作業機械の本体部は、走行部とこの走行部の上側で前記走行部に対して旋回自在な旋回部とを備えており、前記作業部は、前記旋回部から突出しているブームとこのブームの先端から突出しているアームとこのアームの先端部に設けられているバケットとを備えて構成されており、前記全方位監視カメラは、前記全方位監視カメラの下側を映すようになっている作業機械である。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の作業機械であって、前記走行部には、前記走行部の走行方向を示す走行方向指示マークが付されていることを特徴とする作業機械である。

請求項１１に記載の発明は、請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載の作業機械であって、前記制御部は、前記信号出力部から送られてきた信号に応じて前記操作部を振動させることでアラームを発生するように構成されている作業機械である。

本発明によれば、簡素な構成で事故の発生を防止することができる安全装置およびこの安全装置が設置されている作業機械を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る安全装置が設置されているバックホーを示す図である。 本発明の実施形態に係る安全装置とバックホーの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る安全装置のカメラで撮影され表示部で表示されている映像を示す図である。 本発明の実施形態に係る安全装置のカメラで撮影され表示部で表示されている映像を示す図である。 本発明の実施形態に係る安全装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る安全装置が設置されているバックホーの動作を示す図である。 変形例に係る安全装置が設置されているバックホーを示す図である。 変形例に係る安全装置が設置されているバックホーを示す図である。

本発明の実施形態に係る安全装置（監視装置）１は、図１で示すように、作業機械（たとえば、バックホー）３に設置されて使用されるものであり、図２等で示すように、全方位監視カメラ５と表示部（表示部・入力部）７と領域指定部９と障害物検知部１１と位置関係取得部１３と信号出力部１５とを備えて構成されている。

１台の安全装置１には、たとえば１台の全方位監視カメラ５が設けられている。１台の全方位監視カメラ５は１つのレンズ群と１つの撮像素子を備えて構成されている。なお、全方位監視カメラ５を、以下、単に「カメラ」という場合がある。

全方位監視カメラ５は、デジタルカメラであり、魚眼レンズ（たとえば、全周魚眼レンズ、さらには、等距離射影方式の魚眼レンズ）を用いて撮影をするようになっている。そして、カメラ５によって、図３や図４で示すように、全周魚眼レンズのイメージサークルで得られる円形の映像（３６０°の映像）が撮影されるようになっている。

表示部７は、全方位監視カメラ５で撮影している映像を表示するようになっている。また、安全装置１の表示部７は、カメラ５が映している円形の映像の総てを表示するようになっている。なお、魚眼レンズとして、対角線魚眼レンズを採用してもよいし、魚眼レンズに代えて、超広角レンズ（たとえば画角が１００°を超えるレンズ）を採用してもよい。

領域指定部９は、表示部７に表示されている映像の中から所定の領域２１を指定するようになっている。表示部７と領域指定部９とは、たとえば、専用パネルＰＣのタッチパネルで構成されている。領域指定部９による領域の指定は、たとえば、表示部７に表示されている映像のうちの所定の部位を、円や楕円等の閉曲線（折れ曲がった直線のみで構成されている矩形等を含む）で囲むことでされるようになっている。

すなわち、タッチパネル（入力部）７に指等で閉曲線を描くことで領域２１の指定がされるようになっている。なお、領域２１の指定で、円や楕円等の単純な形状の閉曲線を描くときに、数値を入力し、もしくは、円の中心と円周上の１つの点を指等でタッチしてもよい。図３では、破線１７で示されている円周の内側が、領域指定部９によって指定されて領域２１になる。さらに、安全装置１を立ち上げたときに、予め入力されていた領域２１が自動的に決められるようになっていてもよい。

障害物検知部１１は、全方位監視カメラ５で撮影している映像の中の障害物１９（図３参照）を検知するようになっている。

障害物検知部１１は、全方位監視カメラ５で撮影している映像を解析し、たとえば、ＡＩによって、障害物１９を検知するようになっている。障害物検知部１１で検知する障害物１９として、工事現場等の作業現場で地面から上方に突出している柱や壁等、作業現場で作業等をしていることで作業現場に立ち入っている人を掲げることができる。

なお、障害物検知部１１を設けることに代えてもしくは加えて障害物入力部（図示せず）を設けてもよい。障害物入力部による障害物１９の入力は、領域指定部９を構成している入力部７によって領域を指定する場合と同様にしてされるようになっている。

すなわち、表示部７に表示されている映像に映っている障害物１９を円や楕円等の閉曲線で囲むことでされるようになっている。なお、障害物入力部よる障害物１９の入力を、表示部７に表示されている映像に映っている障害物１９の一部を指でタッチすること等によってするようにしてもよい。この場合、たとえば、ＡＩによってタッチされた障害物１９の外形が自動的に認識されるようになっている。

位置関係取得部１３は、領域指定部９で指定された領域（指定領域）２１と、障害物検知部１１で検知された障害物（検知障害物）１９との位置関係をもとめるようになっている。なお、検知障害物１９には、障害物入力部によって入力された障害物（入力障害物）１９が含まれるものとする。

信号出力部１５は、位置関係取得部１３でもとめられた領域２１と障害物１９との位置関係に応じて、信号を出力するようになっている。

さらに説明すると、位置関係取得部１３は、たとえば、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値を画像解析技術を用いてもとめ、さらに、検知障害物１９が指定領域２１内に入ったことを検出するように構成されている。

信号出力部１５は、位置関係取得部１３から送られてきた情報（位置関係信号）に基づき、たとえば、検知障害物１９が指定領域２１内に入ったとき、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値が所定の値よりも小さくなったときの少なくともいずれかのときに、外部の機器や装置や機械（たとえば、バックホー３の機械制御部２３）に信号を出力するように構成されている。

例を掲げて説明すると、位置関係取得部１３でもとめられた検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値（検知障害物１９と指定領域２１との間の表示部７上での距離の値）が所定の値よりも小さくなったときに、信号出力部１５は、検知障害物１９が指定領域２１に近接していることを示す信号（近接信号）を出力するようになっている。また、検知障害物１９が指定領域２１内に入ったことが位置関係取得部１３で検知されたときに、信号出力部１５は、検知障害物１９が指定領域２１に侵入している旨の信号（侵入信号）を出力するようになっている。

なお、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値とは、検知障害物１９のうちの指定領域２１に最も近い点と、指定領域２１のうちの検知障害物１９に最も近い点の間の距離である。たとえば、全方位監視カメラ５の撮影で得られている円形状の画像の中心Ｃ１（図３参照）から検知障害物１９までの距離の値から破線で示す円１７（図３参照）の半径の値を引き算することによってもとめられる値である。

また、上記説明では、信号出力部１５が１段階の近接信号しかを発していないが、信号出力部１５が多段階の近接信号を発するように構成されていてもよい。たとえば、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値が第１の値と第２の値との間の値になったときには、信号出力部１５で第１の近接信号を発し、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値が第２の値と第３の値との間の値になったときには、信号出力部１５で第２の近接信号を発し、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値が「０」よりも大きいが第３の値よりも小さくなったときに信号出力部１５で第３の近接信号を発するようにしてもよい。ただし、第１の値＞第２の値＞第３の値＞「０」であるものとする。

また、信号出力部１５が多段階の近接信号を発するのではなく、検知障害物１９から指定領域２１までの距離の値に応じて、連続的に形態が変化する近接信号を発するようにしてもよい。

さらに、上記説明では、信号出力部１５が、位置関係取得部１３でもとめられた指定領域２１と検知障害物１９との位置関係に応じて、出力する信号の形態を変えているが、位置関係取得部１３が、信号出力部１５が出力すべき信号の形態を決定し、この決定した信号を信号出力部１５が出力するようにしてもよい。

また、安全装置１には、障害物除外部２５が設けられている。障害物除外部２５は、障害物検知部１１で検知されている障害物の中から所定の障害物を除外するようになっている。除外する障害物として、安全装置１を設置したバックホー３のブーム２７やアーム２９やバケット３１やキャノピー（屋根）３３やキャノピー３３を支えている支柱３５（図１参照）等を掲げることができる。

障害物除外部２５による障害物の除外は、障害物入力部よって障害物の入力をする場合と同様にして入力部７を介してされるようになっている。すなわち、表示部７に表示されている映像に映っている障害物を円や楕円等の閉曲線で囲む等することでされるようになっている。なお、障害物除外部２５による障害物の除外が、予め記憶されている情報（支柱３５等の形態の情報）に基づいて自動的にされるように構成されていてもよい。

また、安全装置１には、移動体検知部３７が設けられている。移動体検知部３７は、全方位監視カメラで撮影している映像の中の移動体３６を検知するようになっている。移動体３６として、安全装置１を設置したバックホー３のブーム２７やアーム２９やバケット３１やキャノピー（屋根）３３やキャノピー３３を支えている支柱３５や旋回部３９（図１参照）等を掲げることができる。なお、移動体３６は、たとえば、領域２１の内側で移動し、領域２１の外側には出てこないものとする。

位置関係取得部１３は、障害物検知部１１で検知された障害物１９と移動体検知部３７で検知された移動体（検知移動体）３６との位置関係をもとめるように構成されている。信号出力部１５は、位置関係取得部１３でもとめられた移動体３６と障害物１９との位置関係に応じて信号を出力するように構成されている。

位置関係取得部１３は、指定領域２１と検知障害物１９との位置関係をもとめる場合と同様にして、障害物１９と検知移動体３６との位置関係をもとめるようになっている。たとえば、検知移動体３６と障害物１９との間の距離の値が所定の値よりも小さくなったときに、信号出力部１５に信号を発するようになっている。

移動体検知部３７による移動体３６の検知は、全方位監視カメラ５で撮影している映像を解析し、たとえば、全方位監視カメラ５が撮影している映像の背景に対して移動するもの（人を除く）を検知することでなされるようになっている。映像背景として、工事現場等の作業現場、作業現場の地面の凹部、地面から突出している柱や壁、空等を掲げることができる。なお、安全装置１（全方位監視カメラ５）が移動することで背景が変化することもある。

安全装置１には、図示しないＣＰＵとメモリとを備えて構成されている制御部（安全装置制御部；監視装置制御部）４１（図２参照）が設けられている。領域指定部９、障害物検知部１１、位置関係取得部１３、信号出力部１５、移動体検知部３７および障害物除外部２５等は、安全装置制御部４１に設けられており、安全装置１は、安全装置制御部４１の制御の下、動作するようになっている。

また、安全装置１には、傾斜角度検出部６９、加速度検出部７１の少なくともいずれかが設けられている。信号出力部１５は、加速度検出部７１でもとめられた加速度に応じた信号、傾斜角度検出部６９でもとめられた傾斜角度に応じた信号の少なくともいずれかの信号を出力するように構成されている。

傾斜角度検出部６９は、たとえば、安全装置１の筐体（制御盤）４３（図１参照）に内側で筐体４３に一体的に設けられている傾斜計６５（図２参照）によって傾斜角度をもとめるようになっている。加速度検出部７１も、たとえば、安全装置１の筐体４３に内側で筐体４３に一体的に設けられている加速度計６７（図２参照）によって加速度をもとめるようになっている。

図１で示すように、安全装置１は、作業機械３に設置されて使用される。作業機械３は、本体部（作業機械本体部）４５と操作部４７と制御部（作業機械制御部）２３と作業部４９とを備えて構成されている。作業部４９は、本体部４５に設けられており、操作部４７で入力された動作指示に応じて本体部４５に対して移動するようになっている。なお、作業部４９は移動体３６である。

制御部（機械制御部）２３は、操作部４７での指示にかかわらず（操作部４７による指令を無視して）、信号出力部１５から送られてきた信号に応じて作業部４９の移動を規制するように構成されている。すなわち、アクチュエータ６３の駆動を規制するようになっている。

安全装置１の全方位監視カメラ５は、作業機械３の本体部４５の上側で作業機械３の本体部４５に一体的に設置されている。全方位監視カメラ５は、作業機械３の本体部４５および作業部４９の移動範囲の少なくとも総てを映すことができるようになっている（映し続けることができるようになっている）。

ここで、作業機械３としてバックホー（たとえば、小型油圧ショベル）を例に掲げてさらに詳しく説明する。バックホー３は、図1で示すように、キャピノー（屋根）タイプの小型バックホーである。

バックホー３の本体部４５は、走行部５１とこの走行部５１の上側で走行部５１に対して、走行部５１の中心を通り上下方向に延びている軸まわりで旋回自在な旋回部３９とを備えて構成されている。

作業部４９は、旋回部３９から突出しているブーム２７とこのブーム２７の先端から突出しているアーム２９とこのアーム２９の先端部に設けられているバケット３１とを備えて構成されている。なお、ブーム２７、アーム２９、バケット３１はアクチュエータ（たとえば、油圧シリンダ）６３で駆動し、旋回部３９は、図示しないアクチュエータで旋回するようになっている。

たとえば、全方位監視カメラ５の光軸は、旋回部３９の旋回中心Ｃ３と一致している。全方位監視カメラ５は、バックホー３のキャノピー３３の下でキャノピー３３に一体的に設けられている。また、全方位監視カメラ５は、全方位監視カメラ５の下側を映すようになっている。そして、入力部（タッチパネル）７には、図３で示すように、バックホー３の本体部４５と作業部４９との総てが現れている円形の映像が表示されるようになっている。円形の映像の中心（カメラ５の光軸）Ｃ１は、旋回部３９の旋回中心Ｃ３と一致している。

なお、旋回部３９は、図１で示すように、人が乗る搭乗部５３を備えており、操作部４７やキャノピー３３は搭乗部５３に一体的に設けられている。さらに説明すると、搭乗部５３の後端部からは、支柱３５が起立しており、キャノピー３３は、支柱３５で支持されている。

また、旋回部３９の旋回中心Ｃ３に対して、全方位監視カメラ５の光軸がずれている場合、この位置ずれ（姿勢もずれも含む）を補正することで、旋回部３９の旋回中心Ｃ３と全方位監視カメラ５の光軸とがお互いに一致しているような映像を表示部７で表示するようにしてもよい。

バックホー３の走行部５１には、図３で示すように、走行部５１の走行方向を示すマーク（走行方向指示マーク）５７が付されている。

安全装置１の表示部７は、走行方向指示マーク５７も表示するように構成されている。この場合、全方位監視カメラ５が写している走行方向指示マーク５７をそのまま表示部７で表示させるようになっているが、走行方向指示マーク５７を目立つような態様で表示部７に表示してもよい。たとえば、走行方向指示マーク５７を実際の大きさよりも大きく表示するか、走行方向指示マーク５７を赤や黄色の目立つ色で表示するか、走行方向指示マーク５７を点滅等させて表示してもよい。

ところで、図４で示すように、指定領域２１を非円形状（破線１７参照）に形成してもよい。すなわち、障害物１９が、たとえば、地面から起立しており平面視で屈曲している壁である場合であって、しかも、作業部４９の移動可能範囲を極力広げておきたい場合に、指定領域２１を非円形状に形成してもよい。

なお、バックホー３に設置される安全装置１を、油圧ショベル・後付け型動作停止安全装置と呼んでもよい。機械制御部２３と安全装置制御部４１とは装着・脱着が容易なカプラー５９（図２参照）で接続されており、安全装置制御部４１から機械制御部２３に制御信号が送られるようになっている。

また、図７で示すように、複数台（たとえば２台）のカメラ５（安全装置１）を、バックホー３に設置してもよい。そして、各カメラ５で撮影している映像を組み合わせ、この組わせた映像を表示部７で表示するようにしてもよい。このようにすることで、キャビン６１を備えた中型・大型バックホー３にも安全装置１を装着し、中型・大型バックホー３の安全を確保することができる。

また、安全装置１に、別のセンサーを接続できる機能（センサー接続部）を設け、安全装置１の機能に拡張性をもたせてもよい。

ここで安全装置１の動作について図５を参照しつつ説明する。

まず、表示部７に表示されている映像の中から、オペレータによって領域指定部９で所定の領域が指定される（Ｓ１）。全方位監視カメラ５で撮影している映像の中の障害物１９を障害物検知部１１で検知する（Ｓ３）。また、全方位監視カメラ５で撮影している映像の中の移動体３６を移動体検知部３７で検知する（Ｓ５）。

続いて、領域指定部９で指定された領域２１と、障害物検知部１１で検知された障害物１９との位置関係を位置関係取得部１３でもとめる（Ｓ７）。また、障害物検知部１１で検知された障害物１９と移動体検知部３７で検知された移動体３６との位置関係を位置関係取得部１３でもとめる（Ｓ９）。

続いて、領域指定部９で指定された領域２１と障害物検知部１１で検知された障害物１９との位置関係と、障害物検知部１１で検知された障害物１９と移動体検知部３７で検知された移動体３６との位置関係を、位置関係取得部１３でもとめる（Ｓ１１）。

そして、たとえば、領域２１と障害物１９とが近接している状況、障害物１９と移動体３６とが近接している状況の少なくともいずれかの状況のときに、信号の出力が必要と判断し、信号出力部１５が、所定の信号を出力する（Ｓ１３）。

一方、領域２１と障害物１９とが近接しておらず、かつ、障害物１９と移動体３６とが近接していないときには、ステップＳ３に戻る。

次に作業機械３の動作について図６を参照しつつ説明する。

制御部２３は、信号出力部１５からの所定の信号の入力があったか否かを判断する（Ｓ３１）。信号出力部１５からの所定の信号の入力があった場合には、操作部４７からの入力があったか否かを判断する（Ｓ３３）。

操作部４７からの入力があった場合には、移動体３６の移動を規制する。たとえば、移動体３６の移動速度を遅くするか停止する。

安全装置１は、全方位監視カメラ５と全方位監視カメラ５で撮影している映像を表示する表示部７とを備えている。また、安全装置１では、表示部７に表示されている映像の中から所定の領域が領域指定部９で指定され、全方位監視カメラ５で撮影している映像の中の障害物１９を障害物検知部１１が検知するようになっている。また、領域指定部９で指定された領域２１と、障害物検知部１１で検知された障害物１９との位置関係を位置関係取得部１３がもとめ、位置関係取得部１３でもとめられた領域２１と障害物１９との位置関係に応じて信号出力部１５が信号を出力するようになっている。

このように全方位監視カメラ５で映像を撮影し、この撮影している映像をそのまま表示部７で表示するので、複数台のカメラで撮影した画像を合成する必要がなくなり、安全装置１の構成が簡素になる。また、位置関係取得部１３でもとめられた領域２１と障害物１９との位置関係に応じて信号出力部１５で信号を出力するので、安全装置１が設置されているバックホー３での事故の発生を未然に防止することができる。

さらに説明すると、建機メーカでは、監視カメラを使用した安全装置を開発し、この安全装置を装着した油圧ショベルの販売を行っている。しかし、製品化されている安全装置付きのものは、キャビンを有するような車体重量７．０tクラス以上の中型機以上の大きさの機種である。したがって、道路補修工事、下水道・電気・ガス工事等にて汎用的に使用されている車体重量７．０t未満クラスの小型油圧ショベルには、安全装置が設置されていないことが多い。しかし、本発明の実施形態に係る安全装置１は、構成が簡素であり安価であるので、小型油圧ショベルへの設置もしやすくなる。

また、安全装置１によれば、障害物検知部１１で検知されている障害物１９の中から所定の障害を除外する障害物除外部２５が設けられているので、安全装置１が設置されているバックホー３の操作がしやすくなる。

たとえば、バックホー３のキャノピー３３を支えている支柱３５や、作業場の一部の障害物と誤って認識されやすい部位等を、障害物除外部２５で除外しておけば、バックホー３を効率良く運転することができる。

また、安全装置１が、全方位監視カメラ５で撮影している映像の中の移動体３６を検知する移動体検知部３７を備えており、位置関係取得部１３が、障害物検知部１１で検知された障害物１９と移動体検知部３７で検知された移動体３６との位置関係をもとめ、信号出力部１５が、障害物検知部１１で検知された障害物１９と位置関係取得部１３でもとめられた移動体３６との位置関係に応じて信号を出力するようになっている。

そして、たとえば移動体３６をバックホー３のバケット３１とすれば、バックホー３のバケット３１が障害物１９に接することを未然に防止することができる。

また、安全装置１は、信号出力部１５が、加速度検出部７１でもとめられた加速度に応じた信号や、傾斜角度検出部６９でもとめられた傾斜角度に応じた信号を出力するようになっている。そして、たとえば、バックホー３において、上記加速度や上記傾斜角度から、バックホー３の設置傾斜角度や自車転倒限界角度を算出することで、バックホー３の転倒を防止することができる。

たとえば、傾斜や加速度の急激な変化が少しでもあったことを検出することで、吊り作業時におけるバックホー３の転倒事故の発生を防止し、吊り旋回作業時に発生する重心位置の変化によるバックホー３の転倒事故等を防止することができる。

また、傾斜計６５や加速度計６７が、安全装置１の筐体４３に内側で筐体４３に一体的に設けられていることで、傾斜計６５や加速度計６７が安全装置１と一体化され、安全装置１を小型化することができる。

また、安全装置１によれば、操作部４７での指示にかかわらず、安全装置１の信号出力部１５から送られてきた信号に応じて、作業機械制御部２３が作業部４９の移動を規制するように構成されているので、作業機械３のオペレータが誤操作をした場合であっても、安全装置１から送られてきた信号によって、バケット３１等を減速し、また、停止させることができ、事故の発生を未然に防止することができる。

また、安全装置１によれば、全方位監視カメラ５が作業機械３の本体部４５に設置されており、全方位監視カメラ５が作業機械３の本体部４５および作業部４９の移動範囲の総てを映すことができるようになっているので、安全装置１における監視領域（指定領域）２１を確実にカバーして、作業機械３における作業の安全性を確保することができる。

たとえば、バックホー３のブーム２７やアーム２９の誤操作による接触・巻き込み事故の発生を防止し、バックホー３の周囲の安全確認不足による旋回時の接触・巻き込み事故の発生を防止することができる。

また、安全装置１によれば、全方位監視カメラ５が、全方位監視カメラ５の下側を映すようになっているので、バックホー３の総てとバックホー３の周辺の全周を全方位監視カメラ５で撮影することができ、バックホー３の運転時の安全を確保することができる。

また、安全装置１によれば、全方位監視カメラ５が、バックホー３のキャノピー３３の下でキャノピー３３に一体的に設けられており、全方位監視カメラ５の光軸Ｃ１が、バックホー３の旋回部３９の旋回中心Ｃ３と一致しているので、表示部７に表示されている円形の映像の中心Ｃ１と、旋回部３９の旋回中心Ｃ３とがお互いに一致している。これにより、領域指定部９による領域２１の指定を、円形の映像の中心Ｃ１を中心とした円ですることができ、領域指定部９による領域２１の指定を簡単に行うことができる。

また、安全装置１によれば、走行部５１の走行方向（たとえば前進するときの走行方向）を示す走行方向指示マーク５７が走行部５１に付されているので、旋回部３９が旋回した場合であっても、走行部５１の前進方向や後退方向を安全装置１の画像解析によってもとめることができる。これにより、バックホー３の前進・後退の方向を間違え、走行部（走行装置）５１を逆操作することによる接触、巻き込み事故の発生を防止することができる。すなわち、バックホー３の前後進・旋回・上昇・下降時の誤操作による接触事故を防止することができる。

ところで、上記説明では、安全装置１が全方位監視カメラ５を備えて構成されているが、全方位監視カメラ５に加えてステレオカメラ（図示せず）が安全装置１に設けられていてもよい。

ステレオカメラは、たとえば全方位監視カメラ５の近傍で作業機械３の本体部４５に一体的に設置されている。また、ステレオカメラは、１台もしくは複数台設けられており、全方位監視カメラ５が撮影する範囲と同じ範囲はもしくは全方位監視カメラ５が撮影する範囲を含む全方位監視カメラ５が撮影する範囲よりも広い範囲を撮影するようになっている。なお、全方位監視カメラ５を２台以上の複数台設置してステレオカメラとしてもよい。

ステレオカメラを備えた安全装置１の位置関係取得部１３は、領域指定部９で指定された領域２１と、障害物検知部１１で検知された障害物１９との間の距離（前後左右方向である水平方向の成分だけでなく上下方向の距離成分も含んだ実際の距離）を、ステレオカメラを用いてもとめるように構成されている。

ステレオカメラを備えた安全装置１によれば、位置関係取得部１３が、領域指定部９で指定された領域２１と障害物検知部１１で検知された障害物１９との間の距離として上下方向の成分を含んだ距離を取得することができるので、たとえば、空中線（図示せず）とバックホー３のバケット３１等の干渉を避けることができる。

また、ステレオカメラを備えた安全装置１によれば、位置関係取得部１３によって、全方位監視カメラ５やステレオカメラと、地面との距離を全方位監視カメラ５やステレオカメラの全周もしくは全周の一部でもとめることで、バックホー３の傾きを検出することもできる。

ステレオカメラを備えた安全装置１の信号出力部１５は、位置関係取得部１３でもとめられた領域２１と障害物１９との間の距離に応じて、信号を出力するように構成されている。

また、また、ステレオカメラを備えた安全装置１の位置関係取得部１３は、障害物検知部１１で検知された障害物１９と移動体検知部３７で検知された移動体３６との間の距離（前後左右方向である水平方向の距離成分だけでなく上下方向の距離成分も含んだ実際の距離）を、ステレオカメラを用いてもとめるように構成されている。

また、また、ステレオカメラを備えた安全装置１の信号出力部１５は、位置関係取得部１３でもとめられた移動体３６と障害物１９との間の距離に応じて、信号を出力するように構成されている。

なお、ステレオカメラを備えた安全装置１に、距離設定部（図示せず）をさらに設けてもよい。距離設定部は、信号出力部１５で移動体３６と障害物１９との間の距離に応じて信号を出力する場合における上記距離の設定をするためのものである。また、移動体３６に移動形態に応じて上記距離が設定されるように構成されている。

距離設定部を備えた安全装置１について図８を参照しつつ例を掲げて詳しく説明する。バックホー３は、上述したように、走行部５１と旋回部３９とブーム２７とアーム２９とバケット３１とを備えて構成されている。

距離設定部で、走行部５１の走行方向（前後方向）では走行部５１の前端から前方に距離Ｌ１を設定し、走行部５１の走行方向（前後方向）でも走行部５１の後端から後方に距離Ｌ１を設定し、走行部５１の走行方向と直交する方向（横方向）では走行部５１の両端から側方に距離Ｌ２を設定する。

また、距離設定部で、ブーム２７とアーム２９とバケット３１との移動方向ではブーム２７とアーム２９とバケット３１との外縁からこの外縁を囲むように距離Ｌ３を設定する。なお、距離Ｌの値と距離Ｌ２の値と距離Ｌ３の値との大小関係は、たとえば、距離Ｌ３＞距離Ｌ１＞距離Ｌ２になっている。

なお、距離設定部を備えた安全装置１では、画像解析によって走行部５１と旋回部３９とブーム２７とアーム２９とバケット３１と自動的に認識し、距離Ｌの値と距離Ｌ２の値と距離Ｌ３の値と自動的に設定することができるようになっているが、走行部５１と旋回部３９とブーム２７とアーム２９とバケット３１とをたとえば入力部７を用いて人が指定したり変更し、また、距離Ｌの値と距離Ｌ２の値と距離Ｌ３の値とをたとえば入力部７を用いて人が設定したり変更することができるようになっていてもよい。

また、バックホー３の制御部２３は、信号出力部１５から送られてきた信号に応じて操作部４７を振動させることでアラームを発生するように構成されている。

さらに説明すると、バックホー３では、信号出力部１５から信号が出力された場合、音や光によるアラームを発してバックホー３を操作する人に注意を喚起する。この場合のアラームとして、音や光によるアラームに代えてもしくは加えて、振動によるアラームを発するように構成されている。

振動によるアラームを発する場合、少なくとも、人が実際に操作している操作部４７を振動させる。バックホー３の操作部４７として、走行部５１の操作レバー、旋回部３９の操作レバー、ブーム２７の操作レバー、アーム２９の操作レバー、バケット３１の操作レバーを掲げる。人が実際に操作しているものが、たとえばブーム２７の操作レバーであるとすると、少なくともブーム２７の操作レバーを小刻みに振動させる。なお、総ての操作レバーを同時に小刻みに振動させてもよい。

操作レバーの振動は、たとえば、ブーム２７等を動かす油圧シリンダを駆動するめの油圧制御回路中のリリーフ弁のリリーフ圧を小さい範囲でしかも小刻みに変化させることでなされるが、別途振動させるための装置を設置してもよい。

なお、安全装置１は、全方位監視カメラと、前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、前記表示部に表示されている映像の中の所定の領域を指定する領域指定部と、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の移動体を検知する移動体検知部と、前記領域指定部で指定された領域と、前記移動体検知部で検知された移動体との位置関係をもとめる位置関係取得部と、前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記移動体との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部とを有する安全装置の例である。

また、安全装置１は、全方位監視カメラと、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の移動体を検知する移動体検知部と、前記障害物検知部で検知された障害物と、前記移動体検知部で検知された移動体との位置関係をもとめる位置関係取得部と、前記位置関係取得部でもとめられた前記障害物と前記移動体との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部とを有する安全装置の例である。

１ 安全装置
３ 作業機械（バックホー）
５ 全方位監視カメラ
７ 表示部
９ 領域指定部
１１ 障害物検知部
１３ 位置関係取得部
１５ 信号出力部
１９ 障害物
２１ 領域
２３ 制御部（機械制御部）
２５ 障害物除外部
２７ ブーム
２９ アーム
３１ バケット
３６ 移動体
３７ 移動体検知部
３９ 旋回部
４５ 本体部（作業機械本体部）
４７ 操作部
４９ 作業部
５１ 走行部
５７ 走行方向指示マーク
６９ 傾斜角度検出部
７１ 加速度検出部

Claims (11)

1. 全方位監視カメラと、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、
   前記表示部に表示されている映像の中から所定の領域を指定する領域指定部と、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、
   前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との位置関係をもとめる位置関係取得部と、
   前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部と、
   を有し、
   ステレオカメラを備え、
   前記位置関係取得部は、前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との間の距離を、前記ステレオカメラを用いてもとめるように構成されており、
   前記信号出力部は、前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との間の距離に応じて、信号を出力するように構成されていることを特徴とする安全装置。
2. 請求項１に記載の安全装置であって、
   前記障害物検知部で検知されている障害物の中から所定の障害物を除外する障害物除外部が設けられていることを特徴とする安全装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の安全装置であって、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の移動体を検知する移動体検知部を有し、
   前記位置関係取得部は、前記障害物検知部で検知された障害物と前記移動体検知部で検知された移動体との間の距離を、前記ステレオカメラを用いてもとめるように構成されており、
   前記信号出力部は、前記位置関係取得部でもとめられた前記移動体と前記障害物との間の距離に応じて、信号を出力するように構成されていることを特徴とする安全装置。
4. 全方位監視カメラと、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、
   前記表示部に表示されている映像の中から所定の領域を指定する領域指定部と、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、
   前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との位置関係をもとめる位置関係取得部と、
   前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部と、
   を有し、傾斜角度検出部、加速度検出部の少なくともいずれかを備えており、
   前記信号出力部は、前記加速度検出部でもとめられた加速度に応じた信号、前記傾斜角度検出部でもとめられた傾斜角度に応じた信号の少なくともいずれかの信号を出力するように構成されていることを特徴とする安全装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の安全装置であって、
   傾斜角度検出部、加速度検出部の少なくともいずれかを備えており、
   前記信号出力部は、前記加速度検出部でもとめられた加速度に応じた信号、前記傾斜角度検出部でもとめられた傾斜角度に応じた信号の少なくともいずれかの信号を出力するように構成されていることを特徴とする安全装置。
6. 本体部と、操作部と、制御部と、前記本体部に設けられており前記操作部で入力された動作指示に応じて前記本体部に対して移動する作業部とを備え、安全装置が設置されている作業機械であって、
   前記安全装置は、
   全方位監視カメラと、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像を表示する表示部と、
   前記表示部に表示されている映像の中から所定の領域を指定する領域指定部と、
   前記全方位監視カメラで撮影している映像の中の障害物を検知する障害物検知部と、
   前記領域指定部で指定された領域と、前記障害物検知部で検知された障害物との位置関係をもとめる位置関係取得部と、
   前記位置関係取得部でもとめられた前記領域と前記障害物との位置関係に応じて、信号を出力する信号出力部とを有し、
   前記制御部は、前記操作部での指示にかかわらず、前記信号出力部から送られてきた信号に応じて前記作業部の移動を規制するように構成されていることを特徴とする作業機械。
7. 本体部と、操作部と、制御部と、前記本体部に設けられており前記操作部で入力された動作指示に応じて前記本体部に対して移動する作業部とを備え、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の安全装置が設置されている作業機械であって、
   前記制御部は、前記操作部での指示にかかわらず、前記信号出力部から送られてきた信号に応じて前記作業部の移動を規制するように構成されていることを特徴とする作業機械。
8. 請求項６または請求項７に記載の作業機械であって、
   前記全方位監視カメラは、前記作業機械の本体部に設置されており、
   前記全方位監視カメラは、前記作業機械の本体部および前記作業部の移動範囲の、少なくとも総てを映すことができるようになっていることを特徴とする作業機械。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の作業機械であって、
   前記作業機械は、バックホーであり、
   前記作業機械の本体部は、走行部とこの走行部の上側で前記走行部に対して旋回自在な旋回部とを備えており、
   前記作業部は、前記旋回部から突出しているブームとこのブームの先端から突出しているアームとこのアームの先端部に設けられているバケットとを備えて構成されており、
   前記全方位監視カメラは、前記全方位監視カメラの下側を映すようになっていることを特徴とする作業機械。
10. 請求項９に記載の作業機械であって、
    前記走行部には、前記走行部の走行方向を示す走行方向指示マークが付されていることを特徴とする作業機械。
11. 請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載の作業機械であって、
    前記制御部は、前記信号出力部から送られてきた信号に応じて前記操作部を振動させることでアラームを発生するように構成されていることを特徴とする作業機械。

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