JP7059956B2 - 建設機械の障害物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械の周囲に存在する障害物を検出可能な障害物検出装置に関する。

従来、例えば特許文献１に見られるように、建設機械としての油圧ショベルの旋回体の周囲の所定の監視領域内に存在する障害物を検出し、該障害物の検出に応じて、油圧ショベルの動作（走行体の走行動作、あるいは、旋回体の旋回動作）を適宜制限したり、警報出力を発生させるようにしたものが知られている。
また、例えば特許文献２に見られるように、建設機械に搭載したＴＯＦ方式の距離画像センサ（測距センサ）を用いて建設機械の周囲の障害物を検出するものが知られている。

特開２００１－２６２６２８号公報 特開２０１９－１２０６３号公報

ところで、建設機械の周囲の障害物を検出するための検出装置として、前記特許文献２に見られる如きＴＯＦ方式の測距センサを使用した場合、建設機械の周囲で浮遊する砂埃や粉塵等が存在する領域が建設機械に近い物体として検出されてしまう場合がある。

そして、これを防止するために、前記特許文献２には、ＴＯＦ方式の測距センサ（距離画像センサ）により検出された物体からの反射強度を計測し、反射強度が所定の閾値よりも低い物体については、該物体を微粒物とみなして障害物と判定しないようにする技術が提案されている。

しかしながら、砂埃等の粒子は、空中に浮遊しているものであり、該粒子の存在領域からの測定光の反射強度は、該粒子の分布状態、該粒子の構成物質、該粒子の背後に存在する物体等、様々な要因の影響を受けて、ばらつきを生じやすいと共に、時間的な変動も生じやすい。このため、砂埃等の粒子の存在領域からの測定光の反射強度が一時的に大きくなるような場合もある。ひいては、特許文献２に見らる技術では、砂埃等の粒子の存在領域が障害物として誤検出されてしまうことを十分に排除することができない虞がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、建設機械の周囲で砂埃や粉塵等の粒子が舞っている領域が障害物として検出されるのを防止することの効果を高めることを可能とする障害物検出装置を提供することを目的とする。

本発明の建設機械の障害物検出装置は、上記の目的を達成するために、建設機械の周囲の監視領域に測定光を照射すると共に、該測定光の反射光を受光し、前記測定光の照射方向で見た前記監視領域の距離画像を表す測距データであって、該距離画像の各画素の位置にＴＯＦ方式（ＴＯＦ：Time Of Flight）により計測した距離計測値を対応付けた測距データを生成する測距部と、
前記距離画像の各画素の位置における前記反射光の受光量を検出し、該距離画像の各画素の位置に該受光量の検出値を対応付けた受光量検出データを生成する受光量検出部と、
前記測距データと前記受光量検出データとに基づいて前記監視領域に存在する障害物を検出し、該障害物の検出に応じた所定の障害物対応処理を実行する障害物対応処理部とを備えており、
前記障害物対応処理部は、前記監視領域のうち、前記建設機械の所定の部位からの距離が所定値以下となる所定の領域内に存在する物体を、前記受光量検出データによらずに、前記測距データに基づいて検出する物体検出処理を逐次実行すると共に、該物体検出処理により物体が検出された場合には、当該検出された物体の存在領域の少なくとも一部の領域が、前記受光量検出データにより示される受光量があらかじめ定められた所定の閾値以上となる領域であるか否かを判定する受光量判定処理を、前記監視領域のうち、当該検出された物体の存在領域と前記受光量検出データにより示される受光量が前記所定の閾値以上となる領域とが重なるか否かを判定する処理として実行し、前記物体検出処理により物体が検出され、且つ、該物体に関する前記受光量判定処理の判定結果が肯定的になるという事象が、２以上の所定の回数、連続して発生することを必要条件として、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出する機能を有するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。

かかる第１発明によれば、前記障害物対応処理部は、前記物体検出処理により物体が検出され、且つ、該物体に関する前記受光量判定処理の判定結果が肯定的になるという事象が、２以上の所定の回数、連続して発生することを必要条件として、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出することができる。このため、前記事象が定常的には生じ難い砂埃や粉塵等の粒子の存在領域が、障害物として誤検出されてしまうのを防止することの効果を高めることができる。

よって、第１発明によれば、建設機械の周囲で砂埃や粉塵等の粒子が舞っている領域が障害物として検出されるのを防止することの効果を高めることができ、ひいては、障害物の検出に応じた対応処理を適切に行うことが可能となる。

上記第１発明では、前記障害物対応処理部は、前記建設機械の動作状態が、該建設機械の前記所定の部位が動く動作状態のうちの所定の動作状態となっている状況で、前記事象が前記所定の回数、連続して発生した場合に、前記物体検出処理により検出された前記物体を障害物として検出し、前記建設機械の動作状態が、該建設機械の前記所定の部位が動く動作状態のうちの前記所定の動作状態以外の動作状態となっている状況では、前記事象が前記所定の回数よりも小さい第２の所定回数、連続して発生した場合、もしくは前記事象が１回発生した場合に前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出し、又は、前記物体検出処理により物体が検出された場合に、前記受光量判定処理を実行せずに、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出するように構成されていることが好ましい（第２発明）。

これによれば、前記所定の動作状態以外の動作状態では、前記所定の動作状態よりも、砂埃や粉塵等の粒子の存在領域が、障害物として誤検出されてしまうのを防止することの効果は低下するものの、前記障害物対応処理を、前記所定の動作状態よりも迅速に実行することが可能となる。このため、建設機械の動作状態が、例えば、建設機械の所定の部位と物体との接近が早期に進行しやすい動作状態である場合等で、障害物の検出に応じた障害物対応処理を素早く実行することが可能となる。

また、建設機械の動作状態が、建設機械の所定の部位と物体との接近が緩やかに進行し得る動作状態である場合等では、障害物の検出の信頼性を高め、ひいては、障害物対応処理を好適な状況で実行することが可能となる。

上記第２発明では、前記建設機械は、走行体と、該走行体上に旋回可能に搭載された旋回体とを有する建設機械であると共に、前記建設機械の所定の部位は、前記旋回体であるという態様を採用し得る。この場合、前記所定の動作状態は、前記旋回体の旋回動作を行わずに、前記走行体の走行動作が行われている状態を含み、前記所定の動作状態以外の動作状態は、前記旋回体の旋回動作が行われている状態を含むことが好ましい（第３発明）。

ここで、前記走行体及び旋回体を有する建設機械（例えば油圧ショベル）では、走行体の走行速度は、一般に遅いので、旋回体の周囲に障害物が存在する状態で、走行体の走行動作を行っても、旋回体と障害物との接近の進行は比較的遅いものとなる。従って、前記所定の動作状態として、旋回体の旋回動作を行わずに、前記走行体の走行動作が行われている状態を含むことで、該状態では、障害物の誤検出を効果的に防止しつつ、障害物の検出に応じた障害物対応処理を適切なタイミングで実行することが可能となる。

また、旋回体の旋回動作による該旋回体の周縁部の移動速度（周速度）は、比較的速いものとなりやすいので、旋回体の周囲に障害物が存在する状態で、旋回体の旋回動作を行うと、旋回体と障害物との接近が比較的早期に進行しやすい。そこで、前記所定の動作状態以外の動作状態として、前記旋回体の旋回動作が行われている状態を含むことで、該状態では、障害物の検出に応じた障害物対応処理を迅速に実行することが可能となる。

上記第４発明では、さらに、前記障害物対応処理部は、前記旋回体の旋回動作中に、該旋回体の旋回速度の高低を区別して判定する機能をさらに有し、前記旋回体の旋回動作中に、該旋回体の旋回速度が低いと判定される状況では、前記事象が前記所定の回数よりも小さい第２の所定回数、連続して発生した場合、もしくは前記事象が１回発生した場合に前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出し、該旋回体の旋回速度が高いと判定される状況では、前記物体検出処理により物体が検出された場合に、前記受光量判定処理を実行せずに、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出するように構成されているという態様を採用し得る（第４発明）。

これによれば、前記旋回体の旋回速度が高いと判定される状況では、前記受光量判定処理を実行せずに、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出するので、障害物の検出に応じた障害物対応処理をより素早く実行することが可能となる。

図１Ａは本発明の実施形態における建設機械（油圧ショベル）を上方から見た平面図、図１Ｂは該建設機械（油圧ショベル）を側方から見た側面図。 実施形態の建設機械に搭載した障害物検出装置の構成要素を示すブロック図。 図２に示す障害物対応処理部の処理を示すフローチャート。 図４Ａは図２に示すセンサ部の正面側の状況を例示する図、図４Ｂは図４Ａの状況での受光量データの画像を示す図、図４Ｃは図４Ａの状況での測距データの画像を示す図。 図５Ａ及び図５Ｂは、障害物候補の画像と高受光量画像との関係を時系列的に例示する図。

本発明の一実施形態を図１Ａ～図５Ｂを参照して以下に説明する。図１Ａ及び図１Ｂを参照して、本実施形態における建設機械１は、例えば油圧ショベルである。

この建設機械１は、クローラ式の走行体２と、走行体２上に搭載された旋回体３と、旋回体３に取り付けられた作業装置４とを備える公知の構造のものである。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、建設機械１の基本構造を概略的に示している。

走行体２は、左右一対のクローラ２Ｌ，２Ｒを有し、それぞれのクローラ２Ｌ，２Ｒを各別の走行用油圧モータ（図示省略）により駆動することが可能である。なお、走行体２は、クローラ式のものに限らず、車輪型のものであってもよい。

旋回体３は、走行体２に対してヨー方向（上下方向の軸心周り方向）に旋回し得るように、旋回装置７を介して走行体２に取り付けられている。該旋回装置７は、図示を省略する旋回用油圧モータや旋回ギヤを有する公知の構造の装置である。旋回体３の前部には、運転者が搭乗する運転室５が備えられ、後部には、エンジン、油圧機器等が収容された機械室６が備えられている。

作業装置４は、旋回体３の前部から延設されたブーム１１と、ブーム１１の先端部から延設されたアーム１２と、アーム１２の先端部に取付けられたバケット等のアタッチメント１３とを備える。ブーム１１、アーム１２及びアタッチメント１３のそれぞれは、図示を省略する油圧シリンダにより、旋回体３、ブーム１１及びアーム１２のそれぞれに対してピッチ方向（旋回体３の左右方向の軸周り方向）に揺動可能である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態の建設機械１には、旋回体３の周囲に存在する障害物を検出するための複数のセンサ部２０と、種々の制御処理及び演算処理を実行する機能を有するコントローラ３０とが障害物検出装置の構成要素として搭載されている。

各センサ部２０は、その正面側の所定の監視領域に赤外線等のレーザ光を測定光として照射して、該測定光を反射し得る任意の物体までの距離測定（測距）を行い得る測定器であり、図１Ａ及び図１Ｂに例示する如く、旋回体３の周囲に測定光を照射し得るように、該旋回体３の周縁部の複数個所のそれぞれに取り付けられている。

各センサ部２０は、図２に示すように、その正面側の監視領域の複数の方位に向かって測定光を照射する投光部２１と、各方位に照射された測定光の反射光（該方位に存在する物体からの反射光）を受光する受光部２２と、投光部２１の発光制御を行うと共に、受光部２２から出力される受光信号に基づく計測処理を実行する機能を有する計測処理部２３とを含む。

投光部２１は、例えば測定光を発信・増幅させる発信機により構成され、受光部２２は、例えばＰＳＤ（光位置センサ）、受光素子等により構成される。また、計測処理部２３は、例えば、マイクロコンピュータもしくはプロセッサ、メモリ、インターフェース回路等を含む１つ以上の電子回路ユニットにより構成される。

そして、計測処理部２３は、実装されたハードウェア構成及びプログラム（ソフトウェア構成）の両方又は一方により実現される機能として、測定光の各照射方向に存在する該測定光の反射物体までの距離を各照射方向毎に計測する処理を実行する測距部２３ａとしての機能と、各照射方向への測定光の照射に応じて受光部２２で受光される該測定光の反射光の受光量（受光強度）を検出する受光量検出部２３ｂとしての機能とを含む。

この場合、測距部２３ａは、各照射方向毎の距離計測値（センサ部２０から各照射方向に存在する反射物体までの距離の計測値）を、所謂ＴＯＦ方式（ＴＯＦ：Time Of Flight）で求める。具体的には、測距部２３ａは、各照射方向に投光部２１から照射する測定光と、該測定光の照射に応じて受光部２２で受光される該測定光の反射光との位相差、あるいは、測定光の照射タイミングと、反射光の受光タイミングとの時間差から、各照射方向での距離計測値を求める。

ここで、投光部２１からの測定光の各照射方向は、該測定光の全体的な（平均的な）照射方向としてのセンサ部２０の正面方向で見た監視領域の画像（該正面方向に直交する平面に投影して見た該監視領域の二次元画像。以降、監視領域投影画像という）において、該照射方向に対応する位置の画素に対応付けることができる。

例えば、センサ部２０の上下方向での方位が互いに相違する複数の照射方向のそれぞれは、監視領域投影画像で上下方向の位置が互いに相違する画素に対応付けることができる。また、センサ部２０の幅方向での方位が互いに相違する複数の照射方向のそれぞれは、監視領域投影画像で左右方向の位置が互いに相違する画素に対応付けることができる。

そこで、測距部２３ａは、各照射方向での距離計測値を、監視領域投影画像において、各照射方向に対応する位置の画素に対応付けた測距データ（各照射方向での距離計測値と、該照射方向に対応する画素位置との組により構成されるデータ）を生成する。該測距データは、換言すれば、監視領域の距離画像（各画素の画素値が距離計測値である画像）を表すものである。なお、本実施形態では、測距部２３ａと、投光部２１及び受光部２２とを合わせたものが、本発明における測距部に相当する。

また、受光量検出部２３ｂは、各照射方向への測定光の照射時に、受光部２２での反射光の受光に応じて該受光部２２から出力される受光信号の大きさ（強度）に基づいて、各照射方向に対応する反射光の受光量（受光強度）を検出する。そして、受光量検出部２３ｂは、各照射方向での受光量の検出値を、前記監視領域投影画像において、各照射方向に対応する位置の画素に対応付けた受光量検出データ（各照射方向での受光量の検出値と、該照射方向に対応する画素位置との組により構成されるデータ）を生成する。該受光量検出データは、換言すれば、各画素の画素値が受光量の検出値である画像を表すものである。

コントローラ３０は、マイクロコンピュータ、メモリ、インターフェース回路等を含む１つ以上の電子回路ユニットにより構成され、建設機械１の任意の適所、例えば旋回体３に搭載されている。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、コントローラ３０は、機械室６に搭載されているが、例えば運転室５に搭載されていてもよい。

このコントローラ３０は、各センサ部２０の計測処理部２３と有線又は無線による通信を行うことが可能であり、この通信により、各センサ部２０から前記測距データ及び受光量検出データを適宜、取得可能である。また、コントローラ３０には、図示しない種々のセンサから、建設機械１の走行体２、旋回体３及び作業装置４の動作状態を示すセンシング信号、あるいは、建設機械１の図示しない操縦装置（操作レバー、操作ペダル等）の操作状態を示すセンシング信号が入力される。

そして、コントローラ３０は、実装されたハードウェア構成及びプログラム（ソフトウェア構成）の両方又は一方により実現される機能として、旋回体３の周囲に存在して、該旋回体３と接触する可能性がある物体を障害物として検出すると共に、該障害物の検出に応じた所定の障害物対応処理を実行する障害物対応処理部３１としての機能を有する。

この場合、障害物対応処理部３１は、後述する如く、各センサ部２０から取得する測距データ及び受光量検出データに基づいて障害物を検出する。また、障害物対応処理部３１は、所定の障害物対応処理として、例えば、旋回体３の旋回動作及び走行体２の走行動作の両方もしくは一方を強制的に停止もしくは減速させる制御処理を実行する。あるいは、該制御処理の代わりに、もしくは該制御処理に加えて、建設機械１の運転者、あるいは、建設機械１の周囲に存在する作業者に対して警報報知を行う。該警報報知の態様としては、例えば、表示器による表示、投光器による投光等の視覚的な報知、あるいは、音声、警報音等の聴覚的な報知を採用し得る。

補足すると、建設機械１が遠隔操縦を行い得るものである場合等では、コントローラ３０の全体もしくはその一部の機能部は、建設機械１の外部に設置されていてもよい。また、各センサ部２０の計測処理部２３の全体又は一部の処理は、コントローラ３０で実行するようにしてもよい。また、コントローラ３０は、建設機械１の通常時の運転制御を行う機能等、障害物対応処理部３１以外の機能を含んでいてもよい。さらに、障害物対応処理部３１の全体もしくはその一部の機能は、一つもしくは複数のセンサ部２０に含まれていてもよい。そして、この場合、障害物対応処理部３１としての機能を有するセンサ部２０は、他のセンサ部２０の処理情報を収集しつつ、障害物対応処理を実行するようにしてもよい。

次に、障害物対応処理部３１による障害物の検出処理を具体的に説明する。建設機械１の運転中に、コントローラ３０の障害物対応処理部３１は、図３のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で実行する。

ＳＴＥＰ１において、障害物対応処理部３１は、各センサ部２０の計測処理部２３から測距データ及び受光量データを取得する。さらに、ＳＴＥＰ２において、障害物対応処理部３１は、各センサ部２０から取得した測距データに基づいて、障害物の候補となる物体である障害物候補を検出する。このＳＴＥＰ２の処理は、本発明における物体検出処理に相当する。

この場合、本実施形態では、例えば、図１Ａ及び図１Ｂに例示する如く、建設機械１の旋回体３の周囲（各センサ部２０の監視領域に含まれる周囲）に、障害物の検出対象領域ＡＲが設定（定義）されている。該検出対象領域ＡＲは、その内部に物体が存在する場合、走行体２の走行動作又は旋回体３の旋回動作に応じて旋回体３との接触が生じる可能性がある領域である。該検出対象領域ＡＲは、本発明における所定の領域に相当するものである。また、旋回体３は、本発明における所定の部位に相当する。

図示例では、検出対象領域ＡＲは、例えば、旋回体３の周囲のうち、建設機械１の運転者が視認できないか、もしくは視認し難い領域であると共に、旋回体３の外周面からの距離又は旋回体３の基準点からの距離が所定距離以下となる領域として設定されている。

なお、検出対象領域ＡＲの外周の境界を規定する上記所定距離は、旋回体３の周方向（旋回体３の旋回軸周りの方向）で変化するように設定されていてもよい。また、検出対象領域ＡＲの形状もしくはサイズは、旋回体３の旋回角度もしくは旋回速度もしくは旋回方向、あるいは走行体２の走行速度もしく走行方向等に応じて変化するように設定されてもよい。

ＳＴＥＰ２においては、障害物対応処理部３１は、各センサ部２０から取得した測距データにより表される距離画像（二次元画像）から、所定値以下の互いに近似する距離計測値を有し、且つ、所定値以上のサイズ（面積又は縦横の長さ等のサイズ）を有する連続した画素群を、旋回体３に近接する物体（以降、近接物体という）の画像部分として抽出する。

さらに、障害物対応処理部３１は、抽出した画像部分の各画素の位置（距離画像上での位置）と、該画像部分の各画素の距離計測値とから、実空間上での当該近接物体の存在領域の位置（旋回体３に対する空間的な相対位置）を特定し、当該近接物体の存在領域の位置が、検出対象領域ＡＲに属するか否かを判定する。そして、障害物対応処理部３１は、当該近接物体の存在領域の位置が検出対象領域ＡＲに属する場合に、当該近接物体を障害物候補として検出する。

ここで、検出対象領域ＡＲに複数の物体が存在する場合等では、前記距離画像から、複数の近接物体の画像部分が抽出される場合もある。この場合には、障害物対応処理部３１は、当該複数の近接物体のうち、実空間上での存在位置が検出対象領域ＡＲに属し、且つ、旋回体３に最も近い近接物体を障害物候補として検出する。

なお、検出対象領域ＡＲは、旋回体３の各センサ部２０の搭載部位からの距離が所定値以下となる領域に一致していてもよい。その場合には、当該近接物体の存在領域の位置が、検出対象領域ＡＲに属するか否かの判定を省略し得る。

次いで、ＳＴＥＰ３において、障害物対応処理部３１は、障害物候補が検出されたか否かを判断する。この場合、ＳＴＥＰ２において、前記近接物体の画像部分が抽出されないか、もしくは、抽出された各近接物体の実空間上での存在位置が検出対象領域ＡＲに属さない場合には、ＳＴＥＰ３の判断結果は否定的になる。この場合には、障害物対応処理部３１は、現在の制御処理周期での処理を終了して、次の制御処理周期でＳＴＥＰ１からの処理を改めて実行する。

ＳＴＥＰ２で障害物候補（旋回体３に最も近い近接物体）が検出された場合には、ＳＴＥＰ３の判断結果が肯定的になる。この場合には、障害物対応処理部３１は、次に、ＳＴＥＰ４において、旋回体３の旋回動作状態であるか否かを判断する。この場合、障害物対応処理部３１は、例えば、旋回体３の旋回動作用の操作器（図示しない）の操作状態を示す検出信号、あるいは、旋回用油圧モータ（図示しない）の出力軸もしくはこれに連動して回転する回転部材の回転速度を示す検出信号に基づいて、旋回体３の旋回動作状態であるか否かを判断する。

ＳＴＥＰ４で旋回体３の旋回動作が停止している状態では、ＳＴＥＰ４の判断結果が否定的になる。この場合には、障害物対応処理部３１は、さらに、ＳＴＥＰ６において、走行体２の走行動作状態であるか否かを判断する。この場合、障害物対応処理部３１は、例えば、走行体２の走行動作用の操作器（図示しない）の操作状態を示す検出信号、あるいは、左右の走行用油圧モータ（図示しない）のそれぞれの出力軸もしくはこれに連動して回転する回転部材の回転速度を示す検出信号に基づいて、走行体２の走行動作状態であるか否かを判断する。

ＳＴＥＰ６で走行体２の走行動作が停止している状態では、ＳＴＥＰ６の判断結果が否定的になる。この場合には、旋回体３の旋回動作と走行体２の走行動作との両方が停止している状況であるので、障害物対応処理部３１は、障害物候補が障害物であるか否かを特定することなく、現在の制御処理周期での処理を終了して、次の制御処理周期でＳＴＥＰ１からの処理を改めて実行する。

ＳＴＥＰ６の判断結果が肯定的となる状況は、旋回体３の旋回動作が行われることなく、走行体２の走行動作が行われている状況である。この場合には、障害物対応処理部３１は、次に、ＳＴＥＰ７において、障害物候補（ＳＴＥＰ２で検出された障害物候補）の画像の位置が、前記受光量データに基づいて特定される高受光量画像の位置と重なりを有するか否かを判断する。

上記高受光量画像は、ＳＴＥＰ１で取得した受光量データにより示される画像全体のうち、受光量の検出値が所定の閾値（一定値）以上の値となる画素から成る領域の画像である。そして、ＳＴＥＰ７の判断処理は、より具体的には、次のように行われる。

すなわち、障害物対応処理部３１は、ＳＴＥＰ１で取得した受光量データにより示される画像全体から、受光量の検出値が所定の閾値以上の値となる画素から成る高受光量画像を抽出し、該高受光量画像の位置（該高受光量画像を構成する各画素の位置）を特定する。そして、障害物対応処理部３１は、ＳＴＥＰ２で検出した障害物候補の画像の位置（該障害物候補の画像を構成する各画素の位置）と、高受光量画像の位置とに基づいて、該障害物候補の画像の位置が、高受光量画像の位置と重なりを有するか否かを判断する。

この場合、障害物対応処理部３１は、例えば、障害物候補の画像のうちの所定割合以上の面積もしくは画素数の各画素の位置が、高受光量画像のいずれかの画素の位置に一致する場合に、障害物候補の画像の位置が、高受光量画像の位置と重なりを有すると判断する（ＳＴＥＰ７の判断結果を肯定的とする）。

なお、ＳＴＥＰ７の判断処理では、例えば、障害物候補の画像の各画素の位置での受光量の検出値が所定の閾値以上であるか否かを受光量データに基づいて特定し、障害物候補の画像全体のうちの所定割合以上の画素の位置での受光量の検出値が所定の閾値以上である場合に、障害物候補の画像の位置が、高受光量画像の位置と重なりを有すると判断してもよい。このようにした場合には、高受光量画像を直接的に抽出する処理は不要である。

上記の如くＳＴＥＰ７の判断処理を実行することで、障害物候補の画像の全体もしくは一部（所定割合以上の面積又は画素数を有する部分）の位置が、高受光量画像に含まれる場合にＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的になる。

ここで、障害物候補とＳＴＥＰ７の判断結果との関係について補足説明をしておく。センサ部２０の監視領域で検出された障害物候補（旋回体３に最も近い近接物体）が、人、設置物等の構造物体である場合には、一般に、測定光の反射量が比較的多くなる傾向がある。このため、ＳＴＥＰ２で検出された障害物候補が人等の構造物体である場合には、ＳＴＥ７の判断結果が肯定的になる。

また、建設機械１の作業現場において、センサ部２０の監視領域に、砂埃や粉塵等の細かい粒子が舞っている領域（以降、粒子領域という）が発生した場合、その粒子領域が障害物候補として検出される場合ある。ただし、粒子領域での測定光の反射量は、人等の構造物体からの測定光の反射量に比して少ないものとなる傾向がある。

例えば、図４Ａは、センサ部２０の正面側に人Ｐが存在すると共に、人Ｐの上体の周囲に、点描で示すように、砂埃や粉塵等の粒子が舞っている粒子領域Ｓが発生している状況を示している。この状況においては、センサ部２０の測距部２３ａにより生成される測距データにより表される距離画像は、例えば、図４Ｃに例示する如き画像となる。この例では、該距離画像には、人Ｐに対応する距離計測値を有する画像部分が得られていると共に、粒子領域Ｓに対応する画像部分が、人Ｐよりもセンサ部２０に近い（人Ｐよりも距離計測値が小さい）画像部分として得られている。

このため、人Ｐが検出対象領域ＡＲに存在していなくとも、粒子領域Ｓが検出対象領域ＡＲに存在する障害物候補として抽出される場合がある。

一方、図４Ａに示す状況において、センサ部２０の受光量検出部２３ｂにより生成される受光量データにより表される画像は、例えば、図４Ｂに例示する如き画像となる。図４Ｂに示す如く、人Ｐの画像部分の受光量は比較的大きなものとなるものの、粒子領域Ｓに対応する画像部分の受光量は十分に小さいものとなる。なお、人Ｐに限らず、コーン等の設置物についても、該設置物の画像部分の受光量は比較的大きなものとなる。

従って、測距データに基づいて（あるいは測距データにより表される距離画像に基づいて）、粒子領域が障害物候補として検出されたとしても、該障害物候補に対しては、基本的には、ＳＴＥＰ７の判断結果が否定的になる。一方、人、設置物等の物体がＳＴＥＰ２で障害物候補として検出された場合には、該障害物候補に対しては、該物体からの反射光の受光量が比較的大きくなるため、ＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的になる。このことは、後述のＳＴＥＰ９の判断結果についても同様である。

ただし、粒子領域は、砂埃や粉塵等の粒子が空中に浮遊している領域であるため、該粒子領域からの測定光の反射量（ひいては、センサ部２０での受光量）は、該粒子領域での粒子の分布状態、該粒子の構成物質、該粒子領域の背後に存在する物体、センサ部２０が搭載された旋回体３の動き等の種々様々な要因の影響を受けて、ばらつきを生じたり、時間的な変動が生じることもある。このため、障害物候補として検出されたものが粒子領域である場合に、該粒子領域からの反射光の受光量が一時的に比較的大きなものとなる場合もある。ひいてはＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的になる場合もある。

そこで、ＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的になった場合には、障害物対応処理部３１は、さらに、ＳＴＥＰ８において、ＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的になることが、あらかじめ定められた所定回数であるＮ回（例えば３回）の制御処理周期で連続して生じたかを否かを判断する。そして、このＳＴＥＰ７又は８の判断結果が否定的である場合には、障害物対応処理部３１は、現在の制御処理周期での処理を終了して、次の制御処理周期でＳＴＥＰ１からの処理を改めて実行する。

また、ＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的になることをが、Ｎ回の制御処理周期で連続して発生することによってＳＴＥＰ８の判断結果が肯定的になった場合には、障害物対応処理部３１は、次に、ＳＴＥＰ１０において、障害物候補を障害物として特定し、さらに、前記した障害物対応処理を実行する。

例えば、図５Ａに例示する如く、時刻ｔ(n)の制御処理周期と、その次の時刻ｔ(n+1)の制御処理周期と、その次の時刻ｔ(n+2)の制御処理周期とのそれぞれのＳＴＥＰ７で、障害物候補の画像の位置が、高受光量画像の位置と重なりを有することが確認された場合には、時刻ｔ(n+2)の制御処理周期でのＳＴＥＰ８の判断結果が肯定的になる。この場合、時刻ｔ(n)，ｔ(n+1)，ｔ(n+2)のそれぞれの制御処理周期で検出された障害物候補は、測定光の反射量が定常的に比較的高い物体であるので、高い確度で人、設置物等の構造物体であるとみなし得る。そして、この場合、ＳＴＥＰ１０において、障害物対応処理が実行される。

一方、図５Ｂに例示する如く、時刻ｔ(n)及びｔ(n+2)の制御処理周期でのＳＴＥＰ７で、障害物候補の画像の位置が、高受光量画像の位置と重なりを有することが確認されても、これらの間の時刻ｔ(n+2)の制御処理周期でのＳＴＥＰ７で、障害物候補の画像の位置が、高受光量画像の位置と重なりを有しないことが確認された場合には、時刻ｔ(n)，ｔ(n+1)，ｔ(n+2)のそれぞれの制御処理周期でのＳＴＥＰ８の判断結果が否定的になる。この場合、障害物候補は、測定光の反射量が定常的に比較的高いものとなる物体でないので、人、設置物等の構造物体でない可能性が高い。そして、この場合には、障害物対応処理は実行されない。

ＳＴＥＰ４において、旋回体３が旋回動作状態である場合には、ＳＴＥＰ４の判断結果が肯定的になる。この場合には、障害物対応処理部３１は、さらに、ＳＴＥＰ５において、旋回体３の旋回動作が高速の旋回動作であるか否かを判断する。この場合、障害物対応処理部３１は、例えば、建設機械１の動力源のエンジン（図示しない）の回転数が所定値以上の高速回転数であることが検出され、且つ、旋回動作用の操作器が最大旋回速度を要求する操作量もしくはこれに近い操作量で操作されていることが検出された場合に、旋回体３の旋回動作が高速の旋回動作であると判断する（ＳＴＥＰ５の判断結果を肯定的とする）。

あるいは、例えば、旋回用油圧モータの出力軸もしくはこれに連動して回転する回転部材の回転速度を検出し、その検出値が所定値以上の高速回転である場合に、旋回体３の旋回動作が高速の旋回動作であると判断してもよい。

ＳＴＥＰ５の判断結果が否定的になる場合は、旋回体３の旋回速度がさほど高速ではない状況である。この場合には、障害物対応処理部３１は、ＳＴＥＰ９において、前記ＳＴＥＰ７と同じ判断処理を実行する。なお、ＳＴＥＰ７，９の判断処理は、本発明における受光量判定処理に相当する。

上記ＳＴＥＰ９の判断結果が否定的である場合には、ＳＴＥＰ７の判断結果が否定的である場合と同様に、障害物対応処理部３１は、現在の制御処理周期での処理を終了して、次の制御処理周期でＳＴＥＰ１からの処理を改めて実行する。

一方、ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的である場合には、障害物対応処理部３１は、前記ＳＴＥＰ８の判断処理を行うことなく、直ちにＳＴＥＰ１０において、障害物候補を障害物として特定し、さらに、前記した障害物対応処理を実行する。ここで、旋回体３の旋回動作時の周縁部の移動速度（旋回体３の周速度）は、走行体２の走行速度に比して比較的速いため、旋回体３の旋回動作に伴う障害物と旋回体３の接近は、走行体２の走行動作に伴う障害物と旋回体３の接近に比して早期に進行しやすい。換言すれば、障害物と旋回体３との間の距離の時間的変化率は、旋回体３の旋回動作が行われずに、走行体２の走行動作が行われている場合よりも、旋回体３の旋回動作が行われている場合の方が大きくなりやすい。このため、本実施形態では、ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的である場合には、前記ＳＴＥＰ８の判断処理を行うことなく、障害物対応処理を実行するようにしている。

また、ＳＴＥＰ５において、旋回体３の旋回動作が高速の旋回動作である場合には、障害物対応処理部３１は、ＳＴＥＰ７，９と同じ判断処理を実行することなく、直ちにＳＴＥＰ１０において、障害物候補を障害物として特定し、さらに、前記した障害物対応処理を実行する。

以上説明した実施形態によれば、旋回体３の旋回動作が行われずに、走行体２の走行動作が行われている状態（これは、本発明における所定の動作状態に相当する）で、測距データに基づいて障害物候補が検出された場合には、受光量データに基づくＳＴＥＰ７の判断処理の判断結果が肯定的になることが、Ｎ回（例えば３回）の制御処理周期で、連続して発生した場合に、障害物候補が障害物として特定され、障害物対応処理が実行される。

このため、粒子領域が障害物として特定されてしまうのを高い確度で防止することができ、ひいては、粒子領域に応じて障害物対応処理が実行されてしまうのを極力防止することができる。

また、この場合、人、設置物等の実際の障害物が障害物候補としてＳＴＥＰ２で最初に検出されてから、Ｎ回（例えば３回）の制御処理周期を経て、障害物対応処理が実行されるものの、走行体２の走行動作による旋回体３の移動速度は低いので、Ｎ回（例えば３回）の制御処理周期を経た後の障害物対応処理の実行により、旋回体３と障害物との接触を回避することを適切に実現できる。

また、旋回体３の周縁部の移動速度が走行体２の走行動作の場合よりも速くなりやすい旋回動作状態であって、且つ、旋回体３の旋回動作が高速の旋回動作でない状態では、測距データに基づいて障害物候補が検出された場合に、受光量データに基づくＳＴＥＰ９の判断処理の判断結果が肯定的になると、ＳＴＥＰ８の判断処理を実行することなく、直ちに、障害物候補が障害物として特定され、障害物対応処理が実行される。

この場合、ＳＴＥＰ８の判断処理を実行した場合よりも、障害物候補が、人、設置物等の障害物であるか否かの確度は低くなるものの、ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的であるため、障害物候補が前記粒子領域である可能性は比較的低い。従って、障害物候補が粒子領域であるのに、障害物対応処理が行われてしまうことは抑制できる。一方、障害物候補が人、設置物等の実際の障害物である場合には、走行体２の走行動作状態の場合よりも、早期に障害物対応処理を実行することができる。ひいては、旋回体３と障害物との接触を回避することを適切に実現できる。

また、旋回体３の旋回動作が高速に行われている状態では、測距データに基づいて障害物候補が検出された場合に、受光量データに基づくＳＴＥＰ９の判断処理を実行することなく、直ちに、障害物候補が障害物として特定され、障害物対応処理が実行される。

この場合、ＳＴＥＰ７，９と同じ判断処理を実行しないので、障害物候補が粒子領域であった場合にも、障害物対応処理が実行されるものの、障害物候補が人、設置物等の実際の障害物である場合には、障害物候補の検出後、素早く障害物対応処理が実行される。これにより、旋回体３の旋回動作が高速の旋回動作である場合でも、障害物と旋回体３の接触が生じるのを適切に回避することが可能となる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態を採用することもできる。以下に他の実施形態をいくつか例示する。

前記実施形態では、旋回体３の旋回動作状態において、ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的である場合に、直ちに、ＳＴＥＰ１０で、障害物候補を障害物として特定し、障害物対応処理を実行するようにした。ただし、例えば、ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的となることが、前記ＳＴＥＰ８での回数Ｎよりもりも少ない回数（例えば２回）連続して発生した場合に、障害物候補を障害物として特定し、障害物対応処理を実行するようにしてもよい。

また、旋回体３の旋回速度が十分に小さい低速域では、走行体２の走行動作状態の場合と同様に、ＳＴＥＰ７，８の処理を経て、障害物候補を障害物として特定し、障害物対応処理を実行するようにしてもよい。

また、例えば、ＳＴＥＰ９の判断処理に要する時間をさらに短くできる場合には、旋回体３の旋回動作状態において、高速での旋回動作か否かを区別せずに、ＳＴＥＰ９の判断処理を経て、あるいは、ＳＴＥＰ７，８と同様の判断処理を経て、障害物候補を障害物として特定し、障害物対応処理を実行するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、検出対象領域ＡＲを、旋回体３の周囲のうちの前方側の領域を含まない領域としたが、検出対象領域ＡＲは、旋回体３の前方側の領域を含むように設定されていてもよい。さらに、検出対象領域ＡＲは、作業装置４の周囲の領域及び走行体の周囲の領域の一方又は両方を含むように設定されていてもよい。また、障害物対応処理は、前記した処理の他、作業装置４の作動を強制的に停止もしくは減速させる制御処理を含んでいてもよい。

また、前記実施形態では、旋回体３の旋回動作を行わずに、走行体２の走行動作を行っている状態が、本発明における所定の動作状態であり、旋回体３の旋回動作状態が、本発明における所定の動作状態以外の動作状態である場合を例示した。ただし、本発明における所定の動作状態、あるいは、該所定の動作状態以外の動作状態は、他の動作状態を含み得る。

例えば作業装置４の作動中（例えばブーム１１もしくはアーム１２もしくはアタッチメント１３の揺動動作中）の状態を、本発明における所定の動作状態以外の動作状態に含めてよい。そして、作業装置４の作動中に、走行体２、旋回体３又は作業装置４の周囲の検出対象領域で障害物候補が検出された場合に、該障害物候補を直ちに障害物として特定して、障害物対応処理を実行するか、あるいは、前記ＳＴＥＰ８での回数Ｎよりも少ない回数（例えば１回又は２回）、前記ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的になった場合に、該障害物候補を障害物として特定して、障害物対応処理を実行するようにしてもよい。

また、建設機械１は、油圧ショベルに限らず、クレーン等の建設機械であってもよい。

１…建設機械、２…走行体、３…旋回体（所定の部位）、２１…投光部（測距部）、２２…受光部（測距部）、２３ａ…測距部、２３ｂ…受光量検出部、３１…障害物対応処理部。

Claims (4)

1. 建設機械の周囲の監視領域に測定光を照射すると共に、該測定光の反射光を受光し、前記測定光の照射方向で見た前記監視領域の距離画像を表す測距データであって、該距離画像の各画素の位置にＴＯＦ方式（ＴＯＦ：Time Of Flight）により計測した距離計測値を対応付けた測距データを生成する測距部と、
   前記距離画像の各画素の位置における前記反射光の受光量を検出し、該距離画像の各画素の位置に該受光量の検出値を対応付けた受光量検出データを生成する受光量検出部と、
   前記測距データと前記受光量検出データとに基づいて前記監視領域に存在する障害物を検出し、該障害物の検出に応じた所定の障害物対応処理を実行する障害物対応処理部とを備えており、
   前記障害物対応処理部は、前記監視領域のうち、前記建設機械の所定の部位からの距離が所定値以下となる所定の領域内に存在する物体を、前記受光量検出データによらずに、前記測距データに基づいて検出する物体検出処理を逐次実行すると共に、該物体検出処理により物体が検出された場合には、当該検出された物体の存在領域の少なくとも一部の領域が、前記受光量検出データにより示される受光量があらかじめ定められた所定の閾値以上となる領域であるか否かを判定する受光量判定処理を、前記監視領域のうち、当該検出された物体の存在領域と前記受光量検出データにより示される受光量が前記所定の閾値以上となる領域とが重なるか否かを判定する処理として実行し、前記物体検出処理により物体が検出され、且つ、該物体に関する前記受光量判定処理の判定結果が肯定的になるという事象が、２以上の所定の回数、連続して発生することを必要条件として、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出する機能を有するように構成されていることを特徴とする建設機械の障害物検出装置。
2. 請求項１記載の建設機械の障害物検出装置において、
   前記障害物対応処理部は、
   前記建設機械の動作状態が、該建設機械の前記所定の部位が動く動作状態のうちの所定の動作状態となっている状況で、前記事象が前記所定の回数、連続して発生した場合に、前記物体検出処理により検出された前記物体を障害物として検出し、
   前記建設機械の動作状態が、該建設機械の前記所定の部位が動く動作状態のうちの前記所定の動作状態以外の動作状態となっている状況では、前記事象が前記所定の回数よりも小さい第２の所定回数、連続して発生した場合、もしくは前記事象が１回発生した場合に前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出し、又は、前記物体検出処理により物体が検出された場合に、前記受光量判定処理を実行せずに、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出するように構成されていることを特徴とする建設機械の障害物検出装置。
3. 請求項２記載の建設機械の障害物検出装置において、
   前記建設機械は、走行体と、該走行体上に旋回可能に搭載された旋回体とを有する建設機械であると共に、前記建設機械の所定の部位は、前記旋回体であり、
   前記所定の動作状態は、前記旋回体の旋回動作を行わずに、前記走行体の走行動作が行われている状態を含み、前記所定の動作状態以外の動作状態は、前記旋回体の旋回動作が行われている状態を含むことを特徴とする建設機械の障害物検出装置。
4. 請求項３記載の建設機械の障害物検出装置において、
   前記障害物対応処理部は、前記旋回体の旋回動作中に、該旋回体の旋回速度の高低を区別して判定する機能をさらに有し、前記旋回体の旋回動作中に、該旋回体の旋回速度が低いと判定される状況では、前記事象が前記所定の回数よりも小さい第２の所定回数、連続して発生した場合、もしくは前記事象が１回発生した場合に前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出し、該旋回体の旋回速度が高いと判定される状況では、前記物体検出処理により物体が検出された場合、前記受光量判定処理を実行せずに、前記物体検出処理により検出された物体を障害物として検出するように構成されていることを特
   徴とする建設機械の障害物検出装置。

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