JP7183805B2 - Anti-interference device - Google Patents
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Description
本発明は、下部走行体と、下部走行体に対して旋回可能に構成された上部旋回体と、上部旋回体に対して姿勢が変更可能に構成された作業装置とを備える建設機械における干渉防止装置に関するものである。 The present invention provides interference prevention in a construction machine comprising a lower traveling body, an upper revolving body configured to be able to turn with respect to the lower traveling body, and a work device configured to be able to change its posture with respect to the upper revolving body. It is related to the device.
従来より、建設機械においては、周囲に人物を検出した場合、建設機械の動作を制限又は停止させると共にオペレータに干渉の危険性を発報することで、建設機械と周囲の人物との干渉を未然に防ぐ機能が設けられている。しかし、建設機械の動作制限、動作停止、又は発報を過度に行うと却って作業効率の低下を招いてしまう。そこで、このような作業効率の低下を抑制するために種々の技術が提案されている。 Conventionally, when a person is detected in the vicinity of a construction machine, the operation of the construction machine is restricted or stopped, and the operator is notified of the danger of interference, thereby preventing interference between the machine and the surrounding person. It is equipped with a function to prevent However, if the operation of the construction machine is restricted, the operation is stopped, or the alarm is issued excessively, the work efficiency is rather reduced. Therefore, various techniques have been proposed to suppress such deterioration in work efficiency.
例えば、特許文献1では、油圧パワーショベルの周囲を複数の危険エリアに区分し、それぞれの危険エリアに対象物を検出するエリアセンサを設け、オペレータによる操作レバーの操作を検出すると、操作レバーに対応する危険エリアに設置されたエリアセンサからの信号を受信し、その信号が対象物を検出したことを示している場合、作業装置の動作を停止する技術が開示されている。
For example, in
また、特許文献2では、アームを動作させるときに、人検出装置が検出した人と姿勢検出装置が検出したアタッチメントの先端位置との距離が所定距離以下の場合、アームの動作を制限する技術が開示されている。
Further, in
ところで、作業装置の先端位置に対して前方に人物が位置する場合、前記先端位置が後方に移動するように作業装置が動作しても、人物と作業装置とは干渉する可能性が低い。このように、人物と作業装置との干渉する可能性の高い作業装置の動作は、作業装置の先端位置に対する人物の位置に応じて異なる。 By the way, when a person is positioned in front of the tip position of the working device, even if the working device operates so that the tip position moves backward, the possibility of interference between the person and the working device is low. In this way, the operation of the working device, in which there is a high possibility of interference between the person and the working device, differs according to the position of the person with respect to the tip position of the working device.
しかし、特許文献1では、複数の危険エリアは、予め固定されており、作業装置の先端位置に応じて動的に設定されていないため、作業効率の悪化を招くという課題がある。
However, in
具体的には、特許文献1では、複数の危険エリアは、上部旋回体の前方の領域、上部旋回体の左方の領域、上部旋回体の右方の領域、及び上部旋回体の後方の領域というように予め固定されている。そして、例えば、作業装置の操作レバーが操作された場合、上部旋回体の前方の危険エリアに人物がいれば一律に作業装置の動作が制限されている。
Specifically, in
そのため、特許文献1では、作業装置の先端位置が人物から離間するように作業装置が動作する場合においても作業装置の動作が一律に制限されてしまい、動作効率の悪化を招く。
Therefore, in
また、特許文献2は、作業装置の先端位置と人物との距離に応じて建設機械の動作を制限させる技術であり、建設機械の周囲に複数の領域を設定する技術ではないため、本願発明とは前提が異なる。また、特許文献2では、作業装置の先端位置と人物との距離が所定値以下の場合、建設機械の動作が一律に制限されているため、特許文献1と同様の課題が発生する。
Further,
また、特許文献2では、作業装置の動作を制限した後においては、作業装置の先端位置と人物との距離が所定値以下の場合であっても該距離が大きくなる方向の建設機械の動作は制限されないことが開示されている。
Further, in
しかし、複数の領域において人物を検出する場合が想定されていないため、依然として作業効率の悪化を招くという課題がある。例えば、複数の人物がそれぞれ作業装置の先端位置に対して左前方に及び右前方に位置しているシーンを想定する。このシーンにおいては、右旋回又は左旋回を行ったとしても、両人物は作業装置の旋回半径の外側の領域に位置しており、作業装置と干渉する可能性は低いため、作業装置の動作を制限する必要はない。 However, since the case of detecting a person in a plurality of areas is not assumed, there is still the problem of deteriorating work efficiency. For example, assume a scene in which a plurality of persons are positioned to the left front and right front of the tip position of the working device. In this scene, even when turning right or left, both persons are positioned outside the turning radius of the work device and are unlikely to interfere with the work device. need not be restricted.
しかし、特許文献2では、このシーンにおいて、右旋回又は左旋回を行うと、両人物のうちいずれか一方の人物と作業装置の先端位置との距離が小さくなるため、作業装置の動作が制限され、作業効率が悪化する。
However, in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、建設機械の作業効率の低下を抑制しつつ人物と建設機械の干渉を防止し得る技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of preventing interference between a person and a construction machine while suppressing a decrease in work efficiency of the construction machine.
本発明の一態様に係る干渉防止装置は、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能に構成された上部旋回体と、前記上部旋回体に対して姿勢が変更可能に構成された作業装置とを備える建設機械における干渉防止装置であって、
オペレータの操作を受け付ける操作部と、
前記操作部が受け付けた操作に応じて前記作業装置及び前記上部旋回体の少なくとも一方を動作させる動作実行部と、
前記作業装置の姿勢を検出する第1センサと、
前記第1センサにより検出された姿勢に基づいて前記作業装置の先端位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部により算出された前記先端位置を基準に前記建設機械の周囲に複数の領域を設定する領域設定部と、
前記建設機械の周囲に位置する物体を検出する第2センサと、
前記第2センサにより検出された物体に基づいて前記複数の領域のそれぞれに対して人物の有無を判定する人物判定部と、
前記人物判定部が前記複数の領域のうち少なくとも1つの領域において前記人物がいると判定した場合、前記人物が検出された領域において、前記作業装置が前記人物と干渉する可能性のある予め定められた前記建設機械の動作パターンである制限動作パターンを制限し、且つ、前記作業装置が前記人物と干渉する可能性の低い予め定められた前記建設機械の前記動作パターンである許可動作パターンを許可するように前記動作実行部を制御する動作制限部とを備える。
An interference prevention device according to an aspect of the present invention includes a lower traveling body, an upper revolving body configured to be able to turn with respect to the lower traveling body, and a posture changeable with respect to the upper revolving body. An interference prevention device for a construction machine comprising a working device,
an operation unit that receives an operator's operation;
an operation execution unit that operates at least one of the work device and the upper rotating body according to the operation received by the operation unit;
a first sensor that detects the attitude of the working device;
a position calculation unit that calculates a tip position of the working device based on the orientation detected by the first sensor;
an area setting unit that sets a plurality of areas around the construction machine based on the tip position calculated by the position calculation unit;
a second sensor that detects objects positioned around the construction machine;
a person determination unit that determines the presence or absence of a person in each of the plurality of areas based on the object detected by the second sensor;
When the person determination unit determines that the person is present in at least one of the plurality of areas, the working device may interfere with the person in the area where the person is detected. limiting a restricted operation pattern, which is an operation pattern of the construction machine, and permitting a permitted operation pattern, which is a predetermined operation pattern of the construction machine with a low possibility that the work device will interfere with the person. and an operation restricting unit that controls the operation executing unit so as to control the operation executing unit.
この構成によれば、位置算出部により算出された作業装置の先端位置を基準に建設機械の周囲に複数の領域が設定される。そして、複数の領域のうち少なくとも1つの領域において人物が検出された場合、人物が検出された領域において、作業装置が人物と干渉する可能性が高い制限動作パターンが制限され、作業装置と人物とが干渉する可能性の低い許可動作パターンが許可される。 According to this configuration, a plurality of areas are set around the construction machine based on the tip position of the working device calculated by the position calculation section. Then, when a person is detected in at least one of the plurality of areas, in the area where the person is detected, the restricted operation pattern in which the work device is highly likely to interfere with the person is restricted. Allowed motion patterns that are less likely to interfere with
このように、本構成では、複数の領域は作業装置の先端位置を基準に設定されているため、各領域において、作業装置が人物と干渉する可能性の高い制限動作パターンと、作業装置が人物と干渉する可能性の低い許可動作パターンとを明確に切り分けることができる。そのため、ある領域に人物がいる場合、制限動作パターンを制限し、許可動作パターンを継続して動作させることができる。その結果、建設機械の作業効率の低下を抑制しつつ人物と建設機械との干渉を防止することができる。 As described above, in this configuration, since the plurality of areas are set based on the position of the tip of the working device, in each area, a restricted operation pattern in which the working device is highly likely to interfere with a person It is possible to clearly separate a permitted operation pattern that is unlikely to interfere with a permitted operation pattern. Therefore, when a person is present in a certain area, it is possible to restrict the restricted operation pattern and continue to operate the permitted operation pattern. As a result, it is possible to prevent interference between the person and the construction machine while suppressing a decrease in the work efficiency of the construction machine.
上記構成において、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記制限動作パターンと前記許可動作パターンとが登録された動作パターン情報を記憶するメモリをさらに備え、
前記動作制限部は、前記動作パターン情報を参照して各領域に対する前記制限動作パターンと前記許可動作パターンとを決定することが好ましい。
In the above configuration, further comprising a memory for storing operation pattern information in which the restricted operation pattern and the permitted operation pattern are registered for each of the plurality of areas,
Preferably, the operation restricting unit refers to the operation pattern information to determine the restricted operation pattern and the permitted operation pattern for each area.
本構成によれば、動作パターン情報には、領域毎に制限動作パターンと許可動作パターンとが登録されているため、制限動作パターンと許可動作パターンとを迅速に決定できる。 According to this configuration, since the restricted motion pattern and the permitted motion pattern are registered in the motion pattern information for each region, the restricted motion pattern and the permitted motion pattern can be quickly determined.
上記構成において、前記作業装置は、前記上部旋回体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた第1部材と、前記第1部材に対して前記上部旋回体の前後方向に回動可能に取り付けられた第2部材と、前記第2部材に対して前記上部旋回体の前後方向に回動可能に取り付けられた第3部材とを含み、
前記制限動作パターンは、
前記第2部材が後方に回動する第1動作パターンと、
前記第2部材が前方に回動する第2動作パターンと、
前記第3部材が地面を掘削する第3動作パターンと、
前記第1部材が下方に回動する移動する第4動作パターンと、
前記上部旋回体が左旋回する第5動作パターンと、
前記上部旋回体が右旋回する第6動作パターンとの少なくとも一つを含むことが好ましい。
In the above configuration, the working device includes: a first member attached to the upper revolving body so as to be rotatable in the vertical direction; a second member attached; and a third member attached to the second member so as to be rotatable in the longitudinal direction of the upper rotating body,
The restricted operation pattern is
a first operation pattern in which the second member rotates backward;
a second operation pattern in which the second member rotates forward;
a third movement pattern in which the third member excavates the ground;
a moving fourth movement pattern in which the first member rotates downward;
a fifth operation pattern in which the upper rotating body rotates to the left;
It is preferable to include at least one of a sixth operation pattern in which the upper rotating body rotates to the right.
本構成によれば、作業装置の取り得る動作パターンを制限できる。 According to this configuration, it is possible to limit the possible operation patterns of the working device.
上記構成において、前記複数の領域は、前記先端位置よりも内側の内側領域を含み、前記内側領域における前記制限動作パターンは、前記第5動作パターンと前記第6動作パターンとの少なくとも一つを含むことが好ましい。 In the above configuration, the plurality of regions include an inner region inside the tip position, and the limited motion pattern in the inner region includes at least one of the fifth motion pattern and the sixth motion pattern. is preferred.
本構成によれば、内側領域において作業装置が人物に接触する可能性の高い左旋回(第5動作パターン)ないし右旋回(第6動作パターン)を制限できる。 According to this configuration, left turning (fifth operation pattern) or right turning (sixth operation pattern), in which there is a high possibility that the work device will come into contact with a person in the inner area, can be restricted.
上記構成において、前記複数の領域は、前記先端位置よりも外側の外側領域を含み、前記外側領域における前記制限動作パターンは、少なくとも前記第2動作パターンを含むことが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the plurality of regions include an outer region outside the tip position, and the restricted motion pattern in the outer region includes at least the second motion pattern.
本構成によれば、外側領域において作業装置が人物に接触する可能性の高いアーム押し(第2動作パターン)が制限できる。なお、外側領域は作業装置の先端位置が最大半径となる位置よりも外側には設定されない。 According to this configuration, it is possible to limit arm pushing (second operation pattern) in which the working device is highly likely to come into contact with a person in the outer region. Note that the outer region is not set outside the position where the tip position of the working device has the maximum radius.
上記構成において、前記領域設定部は、前記先端位置における前記作業装置の横幅を基準に前記複数の領域を設定することが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the area setting section sets the plurality of areas based on the width of the working device at the tip position.
本構成によれば、先端位置における作業装置の横幅を考慮した動作パターンの制限ができる。 According to this configuration, it is possible to limit the operation pattern in consideration of the width of the working device at the tip position.
上記構成において、前記内側領域において、前記先端位置を含む前記作業装置の幅に対して内側に設定された第1領域を含み、前記第1領域における前記制限動作パターンは前記第1動作パターン、前記第3動作パターン、及び前記第4動作パターンを含むことが好ましい。 In the above configuration, the inner region includes a first region set inside the width of the working device including the tip position, and the restricted operation pattern in the first region is the first operation pattern, the It is preferable to include a third operation pattern and the fourth operation pattern.
本構成によれば、作業装置の内側に人物がいる場合において、人物に接触する可能性の高いアーム引き(第1動作パターン)、バケット掘削(第3動作パターン)、及びブーム下げ(第4動作パターン)が制限できる。 According to this configuration, when there is a person inside the working device, the arm pulling (first operation pattern), bucket excavation (third operation pattern), and boom lowering (fourth operation), which are likely to come into contact with the person, are performed. pattern) can be restricted.
上記構成において、前記外側領域において、前記先端位置を含む前記作業装置の幅に対して外側に設定された第2領域を含み、前記第2領域における前記制限動作パターンは前記第2動作パターンであることが好ましい。 In the above configuration, the outer region includes a second region set outside the width of the working device including the tip position, and the restricted operation pattern in the second region is the second operation pattern. is preferred.
本構成によれば、作業装置の先端位置に対して前方に人物が位置する場合において、作業装置と人物とが干渉する可能性の高いアーム押し(第2動作パターン)が制限できる。 According to this configuration, when the person is positioned in front of the tip position of the working device, it is possible to limit the arm pushing (second operation pattern) that is highly likely to cause interference between the working device and the person.
上記構成において、前記内側領域において、前記先端位置を含む前記作業装置の幅の左端よりも左側に設定された第3領域を含み、前記第3領域における前記制限動作パターンは前記第5動作パターンであることが好ましい。 In the above configuration, the inner region includes a third region set to the left of the left end of the width of the working device including the tip position, and the restricted operation pattern in the third region is the fifth operation pattern. Preferably.
本構成によれば、作業装置の左側に人物が位置する場合において、作業装置と人物とが干渉する可能性の高い左旋回(第5動作パターン)を制限できる。 According to this configuration, when the person is positioned on the left side of the work device, it is possible to limit the counterclockwise turn (fifth operation pattern) that is likely to cause interference between the work device and the person.
上記構成において、前記外側領域において、前記先端位置を含む前記作業装置の幅の左端よりも左側に設定された第4領域を含み、前記第4領域における前記制限動作パターンは前記第5動作パターンの動作時に前記第2動作パターンが動作される動作パターンであることが好ましい。 In the above configuration, the outer region includes a fourth region set to the left of the left end of the width of the working device including the tip position, and the restricted operation pattern in the fourth region is the fifth operation pattern. It is preferable that the second operation pattern is an operation pattern operated during operation.
本構成によれば、作業装置の左斜め前方に人物が位置する場合において、作業装置と人物とが干渉する可能性の高い左旋回時のアーム押し(第5動作パターン+第2動作パターン)を制限できる。 According to this configuration, when the person is positioned diagonally to the left of the work device, the arm push (fifth operation pattern + second operation pattern) during left turning, which is highly likely to interfere with the work device, is performed. can be restricted.
上記構成において、前記内側領域において、前記先端位置を含む前記作業装置の幅の右端よりも右側に設定された第5領域を含み、前記第5領域における前記制限動作パターンは前記第6動作パターンであることが好ましい。 In the above configuration, the inner region includes a fifth region set to the right of the right end of the width of the working device including the tip position, and the restricted operation pattern in the fifth region is the sixth operation pattern. Preferably.
本構成によれば、作業装置の右側に人物が位置する場合において、作業装置と人物とが干渉する可能性の高い右旋回(第6動作パターン)を制限できる。 According to this configuration, when the person is positioned on the right side of the work device, it is possible to limit the right turn (sixth operation pattern) that is likely to interfere with the work device and the person.
上記構成において、前記外側領域において、前記先端位置を含む前記作業装置の幅の右端よりも右側に設定された第6領域を含み、前記第6領域における前記制限動作パターンは前記第6動作パターンの動作時に前記第2動作パターンが動作される動作パターンであることが好ましい。 In the above configuration, the outer region includes a sixth region set to the right of the right end of the width of the working device including the tip position, and the restricted operation pattern in the sixth region is the sixth operation pattern. It is preferable that the second operation pattern is an operation pattern operated during operation.
本構成によれば、作業装置の右斜め前方に人物が位置する場合において、作業装置と人物とが干渉する可能性の高い右旋回時のアーム押し(第6動作パターン+第2動作パターン)を制限できる。 According to this configuration, when a person is positioned obliquely to the right of the work device, the arm is pushed (sixth operation pattern + second operation pattern) when turning right when there is a high possibility of interference between the work device and the person. can be restricted.
上記構成において、前記制限は、前記制限動作パターンの減速又は禁止を含むことが好ましい。 In the above configuration, the restriction preferably includes deceleration or prohibition of the restricted operation pattern.
本構成において、制限動作パターンとして減速を採用した場合、制限動作パターンは通常の速度よりも低速で実行されるものの禁止はされないため、作業が全く進捗しない事態を回避できる。一方、本構成において、制限動作パターンとして禁止を採用した場合、制限動作パターンが停止するため、安全を確保できる。 In this configuration, when deceleration is adopted as the limited operation pattern, the limited operation pattern is executed at a lower speed than the normal speed, but is not prohibited, so that it is possible to avoid a situation where the work does not progress at all. On the other hand, in this configuration, when prohibition is adopted as the restricted operation pattern, the restricted operation pattern is stopped, so safety can be ensured.
本発明によれば、建設機械の作業効率の低下を抑制しつつ人物と建設機械との干渉を防止することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, interference between a person and a construction machine can be prevented while suppressing a decrease in work efficiency of the construction machine.
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments are specific examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention.
図1は、本発明の実施の形態における干渉防止装置が適用された建設機械1の外観図である。建設機械1は、例えば、油圧ショベル、ハイブリッドショベル等のショベルカーで構成されている。但し、これは一例であり、建設機械1は、例えば、クレーン等の建設機械で構成されてもよい。
FIG. 1 is an external view of a
建設機械1は、クローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に設けられた上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられた作業装置4とを備えている。本明細書では、上部旋回体3から作業装置4が延びる方向を前方、前方に対する反対方向を後方と記述する。また、地面に対して垂直方向に延びる方向を上方、上方に対する反対方向を下方と記述する。また、後方から前方に見て左側の方向を左方、左方に対する反対方向を右方と記述する。また、前方及び後方を総称して前後方向、上方及び下方を総称して上下方向、並びに左方及び右方を総称して左右方向と記述する。
The
作業装置4は、上部旋回体3に対して上方又は下方に回動可能に取り付けられたブーム5と、ブーム5の先端部に対して前方又は後方に回動可能に取り付けられたアーム6と、アーム6の先端部に対して前方又は後方に回動可能に取り付けられたバケット7とを備えている。なお、バケット7はアーム6に対して取り外し可能に構成されている。したがって、アーム6の先端部にはバケット7以外の例えば、破砕機又はブレーカー等の先端タッチメントが取り付けられていてもよい。
The
また、作業装置4は、上部旋回体3に対してブーム5を回動させるブームシリンダC1と、ブーム5に対してアーム6を回動させるアームシリンダC2と、アーム6に対してバケット7を回動させるバケットシリンダC3とを備えている。上部旋回体3はオペレータが搭乗するキャビンを備えている。なお、ブーム5、アーム6、及びバケット7はそれぞれ第1部材、第2部材、及び第3部材の一例に相当する。
The
図2は、図1に示す建設機械1の構成を示すブロック図である。建設機械1は、物体センサ11、ブーム角度センサ12、アーム角度センサ13、入力部14、サブコントローラ15、メインコントローラ16、油圧回路17、操作部18、旋回モータM1、ブームシリンダC1、アームシリンダC2、及びバケットシリンダC3を備える。なお、図2において、物体センサ11、ブーム角度センサ12、アーム角度センサ13、入力部14、サブコントローラ15、メインコントローラ16、油圧回路17、及び操作部18は干渉防止装置を構成する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
物体センサ11は、建設機械1の周囲に位置する物体を検出するためのセンサである。具体的には、物体センサ11は、例えば、測定範囲内に位置する物体の深度を画素単位で検出するTOFセンサ等の距離画像センサ、或いは、カメラ等の画像センサで構成されている。物体センサ11は、作業装置4に対して可能な限り死角が生じない位置に取り付けられており、例えば、図1に示すように、上部旋回体3の前面において、視線が上部旋回体3の前方を向くように取り付けられてもよいし、上部旋回体3に設けられたキャビン内において視線が上部旋回体3の前方に向くように取り付けられてもよい。
The
なお、物体センサ11は、所定のフレームレートで上部旋回体3の前方をセンシングし、得られたセンシングデータを所定のフレームレートでサブコントローラ15に出力する。ここで、物体センサ11が距離画像センサで構成される場合、センシングデータは、各画素の深度が垂直方向及び水平方向の2軸に対してマトリックス状に配列された距離画像データにより構成される。また、物体センサ11が画像センサで構成される場合、センシングデータは各画素の輝度が垂直方向及び水平方向の2軸に対してマトリックス状に配列された画像データにより構成される。
The
サブコントローラ15は、物体センサ11により出力されたセンシングデータから人物を抽出し、抽出した人物の位置を特定し、特定した人物の位置を含むセンシングデータを所定のフレームレートでメインコントローラ16に出力する。
The sub-controller 15 extracts a person from the sensing data output by the
具体的には、サブコントローラ15は、物体センサ11が距離画像センサで構成される場合、人物のシルエットを持つ一群の画素データを距離画像データから抽出し、抽出した一群の画素データのうち例えば深度が最小である画素データを特定し、当該画素データの座標及び深度から、当該画素データに対応する図3に示す座標空間400上の位置を当該人物の位置として算出すればよい。
Specifically, when the
また、サブコントローラ15は、物体センサ11が画像センサで構成される場合、人物のシルエットを持つ一群の画素データを画像データから抽出し、抽出した一群の画素データのうち、例えば人物の足元を示す画素データを特定し、特定した画素データの座標に対応する図3に示す座標空間400上の位置を求め、得られた位置を当該人物の位置として算出すればよい。なお、物体センサ11及びサブコントローラ15は第2センサの一例を構成する。後述するように座標空間400はX軸とY軸との2軸で表される座標空間であるため、各人物の座標空間400における位置はX成分とY成分との2つの成分で表されることになる。なお、サブコントローラ15は、物体センサ11の座標空間を座標空間400に変換するための予め定められた変換式を用いて、座標空間400上での人物の各位置を算出すればよい。
Further, when the
ブーム角度センサ12は、上部旋回体3に対してブーム5が取り付けられたブームフットピンに設けられ、上部旋回体3に対するブーム5の角度(以下、「ブーム角度」と記述する。)を検出し、メインコントローラ16に一定の周期又は角度が変化したタイミングで出力する。
The
アーム角度センサ13は、ブーム5に対してアーム6が取り付けられた位置に設けられ、ブーム5に対するアーム6の角度(以下、「アーム角度」と記述する。)を検出し、メインコントローラ16に一定の周期又は角度が変化したタイミングで出力する。なお、ブーム角度センサ12及びアーム角度センサ13は第1センサの一例である。
The
入力部14は、キャビン内に設けられた、各種の操作ボタン、各種のスイッチ、及びタッチパネル式のディスプレイで構成され、本実施の形態では、特に、先端アタッチメントの最大半径(以下、「ATT最大半径H」と記述する。)及び先端アタッチメントの幅(以下、「ATT最大幅B」と記述する。)の入力を受け付ける。ここで、ATT最大半径Hとは、アーム6の先端のアームトップピンから先端アタッチメントの先端までの距離を指す。図4は、ATT最大半径Hを説明する図である。図4の例では、先端アタッチメントとしてバケット7が採用されている。したがって、ATT最大半径Hはアームトップピン901からバケット7の先端902までの距離が該当する。ATT最大幅Bは、図3に示すように上面視における先端アタッチメントの横幅の最大値が該当する。ここでは、先端アタッチメントとしてバケット7が採用されているため、バケット7の横幅の最大値がATT最大幅Bとなる。
The
旋回モータM1は、例えば、油圧モータで構成され、操作部18が受け付けた操作量に応じた旋回速度で、下部走行体10に対して上部旋回体3を左方及び右方の双方向に駆動する。ブームシリンダC1は、例えば、油圧シリンダで構成され、操作部18が受け付けた操作量に応じた起伏速度又は倒伏速度でブーム5を回動させる。アームシリンダC2は、例えば、油圧シリンダで構成され、操作部18が受け付けた操作量に応じた起伏速度又は倒伏速度でアーム6を回動させる。バケットシリンダC3は、例えば、油圧シリンダで構成され、操作部18が受け付けた操作量に応じた起伏速度又は倒伏速度でバケット7を回動させる。
The turning motor M1 is composed of, for example, a hydraulic motor, and drives the
油圧回路17は、操作部18に入力された操作量に応じて作業装置4及び上部旋回体3の少なくとも一方を動作させる。油圧回路17は動作実行部の一例に相当する。
The
図6は、油圧回路17の詳細な構成を示すブロック図である。油圧回路17は、右旋回操作弁171、左旋回操作弁172、上ブーム操作弁173、下ブーム操作弁174、上アーム操作弁175、下アーム操作弁176、上バケット操作弁177、下バケット操作弁178、旋回制御弁191、ブーム制御弁192、アーム制御弁193、及びバケット制御弁194を備える。また、操作部18は、上部旋回体3に対する操作を受け付ける旋回操作レバー181、ブーム5に対する操作を受け付けるブーム操作レバー182、アーム6に対する操作を受け付けるアーム操作レバー183、及びバケット7に対する操作を受け付けるバケット操作レバー184を備える。
FIG. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the
旋回操作レバー181は、右旋回の操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL11を通じて旋回制御弁191に供給する。また、旋回操作レバー181は、左旋回の操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL12を通じて旋回制御弁191に供給する。
The turning
旋回制御弁191は、パイロットラインL11及びパイロットラインL12のそれぞれと接続され、右旋回操作弁171又は左旋回操作弁172からのパイロット圧に応じて、図略の油圧ポンプから旋回モータM1への作動油の供給方向及び流量を制御する。
The
右旋回操作弁171は、パイロットラインL11の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、旋回制御弁191に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、右旋回速度が減速される。
The right
左旋回操作弁172は、パイロットラインL12の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、旋回制御弁191に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、左旋回速度が減速される。
The left
ブーム操作レバー182は、ブーム5を上方に回動させる操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL21を通じてブーム制御弁192に供給する。また、ブーム操作レバー182は、左旋回の操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL22を通じてブーム制御弁192に供給する。
When receiving an operation to rotate the
ブーム制御弁192は、パイロットラインL21及びパイロットラインL22のそれぞれと接続され、上ブーム操作弁173又は下ブーム操作弁174からのパイロット圧に応じて、図略の油圧ポンプからブームシリンダC1への作動油の供給方向及び流量を制御する。
The
上ブーム操作弁173は、パイロットラインL21の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、ブーム制御弁192に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、ブーム5の上方への回動速度が減速される。
The upper
下ブーム操作弁174は、パイロットラインL22の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、ブーム制御弁192に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、ブーム5の下方への回動速度が減速される。
The lower
アーム操作レバー183は、アーム6を上部旋回体3の前方に回動する操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL31を通じてアーム制御弁193に供給する。また、アーム操作レバー183は、アーム6を上部旋回体3の下方に回動する操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL32を通じてアーム制御弁193に供給する。
When the
アーム制御弁193は、パイロットラインL31及びパイロットラインL32のそれぞれと接続され、上アーム操作弁175又は下アーム操作弁176からのパイロット圧に応じて、図略の油圧ポンプからアームシリンダC2への作動油の供給方向及び流量を制御する。
The
上アーム操作弁175は、パイロットラインL31の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、アーム制御弁193に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、アーム6の上方への回動速度が減速される。
The upper
下アーム操作弁176は、パイロットラインL32の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、アーム制御弁193に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、アーム6の下方への回動速度が減速される。
The lower
バケット操作レバー184は、バケット7を上部旋回体3の前方に回動させる操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL41を通じてバケット制御弁194に供給する。また、バケット操作レバー184は、バケット7を上部旋回体3の後方に回動させる操作を受け付けた場合、操作量に応じたパイロット圧をパイロットラインL42を通じてバケット制御弁194に供給する。
The
バケット制御弁194は、パイロットラインL41及びパイロットラインL42のそれぞれと接続され、上バケット操作弁177又は下バケット操作弁178からのパイロット圧に応じて、図略の油圧ポンプからバケットシリンダC3への作動油の供給方向及び流量を制御する。
The
上バケット操作弁177は、パイロットラインL41の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、バケット制御弁194に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、バケット7の上方への回動速度が減速される。
The upper
下バケット操作弁178は、パイロットラインL42の途中に設けられた電磁制御弁で構成され、動作制限部164から出力される制限信号を受け付けることにより、バケット制御弁194に入力されるパイロット圧を減圧する。これにより、バケット7の下方への回動速度が減速される。
The lower bucket control valve 178 is composed of an electromagnetic control valve provided in the middle of the pilot line L42, and receives a limit signal output from the
なお、右旋回操作弁171~下バケット操作弁178から出力されるパイロット圧は図略のパイロット圧センサにより検出されてメインコントローラ16に入力される。これにより、メインコントローラ16は、操作部18に入力された操作量が把握できる。
The pilot pressure output from the right
図2に参照を戻す。メインコントローラ16は、CPU及びメモリを含むコンピュータ或いは専用の電気回路で構成され、建設機械1の全体制御を司る。メインコントローラ16は、位置算出部161、領域設定部162、人物判定部163、動作制限部164、及び動作パターン記憶部165を備える。
Refer back to FIG. The
位置算出部161は、ブーム角度センサ12が検出したブーム角度及びアーム角度センサ13が検出したアーム角度に基づいて、作業装置4の先端位置を算出する。作業装置4の先端位置は、図3に示す座標空間400におけるX成分とY成分とによって規定される。
The
図3を参照し、X軸は、上面視において、旋回中心軸Oを通る左右方向に設定された座標軸である。Y軸は、上面視において、旋回中心軸Oを通る前後方向に設定された座標軸である。 Referring to FIG. 3, the X axis is a coordinate axis set in the horizontal direction passing through the turning center axis O in a top view. The Y-axis is a coordinate axis set in the front-rear direction passing through the turning center axis O in a top view.
したがって、作業装置4の先端位置401のY成分の値は以下のように算出される。図4を参照し、位置算出部161は、まず、ブーム角度及びアーム角度と、ブーム5の既知の長さと、既知のアーム6の既知の長さとを用いた幾何演算を行うことで、上部旋回体3の旋回中心軸Oからアームトップピン901までの距離Lを算出する。次に、位置算出部161は、距離Lに入力部14に入力されたATT最大半径Hを加算した値を、作業装置4の先端位置401のY成分の値として算出する。
Therefore, the value of the Y component of the
一方、図3を参照し、Y軸は上面視において作業装置4の中心線CL1上に設定されている。また、X軸及びY軸で示す座標空間400は、上部旋回体3の旋回角度に拘わらず、上部旋回体3を基準に設定される。したがって、作業装置4の先端位置401のX成分の値は、作業装置4の姿勢及び上部旋回体3の旋回角度に拘わらず0となる。但し、これは一例であり、Y軸が作業装置4の中心線CL1に対してX軸方向にずれた位置に設定されているのであれば、Y軸に対する中心線CL1のX軸方向へのずれ量が先端位置401のX成分の値となる。
On the other hand, referring to FIG. 3, the Y-axis is set on the center line CL1 of the
ここでは、作業装置4の先端位置401のY成分の値は、距離LにATT最大半径Hを加算した値が採用されているが、これは一例であり、アームトップピン901のY成分の値が採用されてもよい。また、図4を参照し、距離LにATT最大半径Hを加算した値は、作業装置4の先端位置401のY成分を正確に表していない。そこで、作業装置4の先端位置401のY成分の値は、バケット7の先端902のY成分の値が採用されてもよい。この場合、アーム6に対するバケット7の角度を示すバケット角度を検出するためのバケット角度センサをアームトップピン901に配置する。そして、位置算出部161は、バケット角度センサが検出したバケット角度とATT最大半径Hとを用いてアームトップピン901からバケット7の先端902までの距離H’を算出する。そして、位置算出部161は、距離H’に距離Lを加算した値を先端位置401のY成分の値として算出すればよい。これにより、作業装置4の先端位置401のY成分の値をより正確に算出できる。
Here, the Y component value of the
図2に参照を戻す。領域設定部162は、位置算出部161により算出された作業装置4の先端位置401における作業装置4の横幅を基準に建設機械1の周囲に複数の領域を設定する。具体的には、領域設定部162は、図3に示す座標空間400に対して第1領域R1~第6領域R6の6つの領域を設定する。なお、座標空間400はメインコントローラ16が管理する建設機械1のローカル座標空間である。
Refer back to FIG. The
図3は、建設機械1の周囲に設定された第1領域R1~第6領域R6の一例を示す図である。第1領域R1~第6領域R6は、大きく、内周430の内側に位置する第1領域R1、第3領域R3、及び第5領域R5からなる内側領域と、内周430の外側に位置する、第4領域R4、第2領域R2、及び第6領域からなる外側領域とに2分される。内周430は、先端位置401のY成分の値を半径とする円弧である。外周440は、先端位置401のY成分の値をY軸方向に延ばした距離RMを半径とする円弧である。ここで、距離RMは、建設機械1の予め定められた最大旋回半径又はその最大旋回半径に所定のマージンを加えた距離が採用される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the first region R1 to sixth region R6 set around the
内側領域は、先端位置401よりも建設機械1に対して内側にある領域である。具体的には、内側領域は、内周430とX軸とによって取り囲まれる領域であり、外側領域は、先端位置401よりも建設機械1に対して外側に位置する領域である。具体的には、外側領域は、内周430と外周440とX軸とによって取り囲まれる領域である。
The inner area is an area inside the
第1領域R1は、内側領域において先端位置401における作業装置4の幅に対して内側に設定された領域である。第1領域R1は、作業装置4の真下且つ先端位置401よりも上部旋回体3側の領域である。具体的には、第1領域R1は、ATT最大幅Bと同一の長さの横幅を持ち、X軸及び内周430によって取り囲まれたほぼ四角形状の領域である。
The first region R1 is a region set inside the width of the working
第2領域R2は、第1領域R1の前方に隣接する領域である。第2領域R2は、外側領域において先端位置401における作業装置4の幅に対して外側に設定された領域である。具体的には、第2領域R2は、ATT最大幅Bと同一の長さの横幅を持ち、内周430及び外周440により取り囲まれたほぼ四角形状の領域である。なお、第1領域R1及び第2領域R2はそれぞれ長手方向がY軸と平行である。
The second region R2 is a region adjacent to the front of the first region R1. The second region R2 is a region set outside the width of the working
第3領域R3は、第1領域R1の左方に隣接する領域である。第3領域R3は、内側領域において先端位置401における作業装置4の幅の左端よりも左側に設定された領域である。具体的には、第3領域R3は内周430とX軸と第1領域R1の左方の境界線とによって取り囲まれた領域である。
The third region R3 is a region adjacent to the left of the first region R1. The third region R3 is a region set to the left of the left end of the width of the working
第4領域R4は、第3領域R3の前方に設けられた領域である。第4領域R4は、外側領域において、先端位置401における作業装置4の幅の左端よりも左側に設定された領域である。具体的には、第4領域R4は、外周440と内周430とX軸と第2領域R2の左方の境界線とによって取り囲まれた領域である。
The fourth region R4 is a region provided in front of the third region R3. The fourth region R4 is a region set to the left of the left end of the width of the working
第5領域R5は、第1領域R1の右方に隣接する領域である。第5領域R5は、内側領域において、先端位置401における作業装置の幅の右端よりも右側に設定された領域である。具体的には、第5領域R5は、内周430とX軸と第1領域R1の右方の境界線とによって取り囲まれた領域である。
The fifth region R5 is a region adjacent to the right of the first region R1. The fifth region R5 is a region set to the right of the right end of the width of the working device at the
第6領域R6は、第5領域R5の前方に設けられた領域である。第6領域R6は、外側領域において、先端位置401における作業装置4の幅の右端よりも右側に設定された領域である。具体的には、第6領域R6は、外周440と内周430とX軸と第2領域R2の右方の境界線とによって取り囲まれた領域である。以下、第1領域R1~第6領域R6を総称する場合、領域Rと記述する。
The sixth region R6 is a region provided in front of the fifth region R5. The sixth region R6 is a region set to the right of the right end of the width of the working
図2に参照を戻す。人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに基づいて、第1領域R1~第6領域R6のそれぞれに対して人物の有無を検出する。上述したように、サブコントローラ15から出力されるセンシングデータは、物体センサ11が検出したセンシングデータに含まれる各人物の座標空間400上での位置が含まれている。そのため、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる各人物の位置が、座標空間400上に設定された第1領域R1~第6領域R6のいずれに属するかを判定することで、第1領域R1~第6領域R6のいずれの領域Rに人物がいるか否かを判定すればよい。
Refer back to FIG. Based on the sensing data output from the sub-controller 15, the
動作制限部164は、領域設定部162が建設機械1の周囲に設定した第1領域R1~第6領域R6のうち、少なくとも1つの領域Rに人物がいると人物判定部163が判定した場合、人物が検出された領域Rにおいて、作業装置4が人物と干渉する可能性のある予め定められた建設機械1の動作パターンである制限動作パターンを制限し、且つ、作業装置4が人物と干渉する可能性の低い予め定められた建設機械1の動作パターンである許可動作パターンを許可するように油圧回路17を制御する。
When the
具体的には、動作制限部164は、図5に示す、第1領域R1~第6領域R6のそれぞれに対して、制限動作パターンと許可動作パターンとが予め登録された動作パターンテーブルT5(動作パターン情報の一例)を参照することで、第1領域R1~第6領域R6のそれぞれにおける制限動作パターンと許可動作パターンとを決定する。動作パターン記憶部165は、動作パターンテーブルT5を記憶する。
Specifically, the
図5は、動作パターンテーブルT5の一例を示す図である。動作パターンテーブルT5は縦軸に動作パターン、横軸に第1領域R1~第6領域R6が割り当てられた2次元のテーブルである。動作パターンテーブルT5では、各領域Rに対して、第1動作パターン~第6動作パターンのうちのいずれか1又は複数が制限すべき動作パターンとして割り当てられている。図5において「制限」と記載されたセルは、対応する領域Rに人物がいれば、対応する動作パターンの動作が制限されることを示している。制限とは通常速度よりも遅い速度で作業装置4及び上部旋回体3を動作させることを指す。制限時におけるブーム5、アーム6、バケット7、及び上部旋回体3の各々の動作速度は、作業装置4が人物と干渉したとしても人物を負傷させない程度の予め定められた速度が採用される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation pattern table T5. The motion pattern table T5 is a two-dimensional table in which motion patterns are assigned to the vertical axis and the first to sixth regions R1 to R6 are assigned to the horizontal axis. In the motion pattern table T5, one or more of the first to sixth motion patterns are assigned to each region R as motion patterns to be restricted. In FIG. 5, a cell described as "restricted" indicates that if a person is present in the corresponding area R, the motion of the corresponding motion pattern is restricted. Limitation refers to operating the working
第1領域R1には第1動作パターン、第3動作パターン、第4動作パターン、第5動作パターン、及び第6動作パターンが制限動作パターンとして割り当てられている。第1動作パターンはアーム引きと呼ばれる動作パターンであり、アーム6を倒伏させる動作パターンである。第1動作パターンは、先端位置401が後方に移動して第1領域R1内の人物と干渉する可能性があるため、第1領域R1に割り当てられている。
A first motion pattern, a third motion pattern, a fourth motion pattern, a fifth motion pattern, and a sixth motion pattern are assigned to the first region R1 as restricted motion patterns. The first operation pattern is an operation pattern called arm pull, and is an operation pattern for laying down the
第3動作パターンは、バケット掘削と呼ばれる動作パターンであり、バケット7により地面を掘削させる動作パターンである。第3動作パターンは、第1領域R1内において前後に先端位置401が移動し、作業装置4が第1領域R1内の人物と干渉する可能性があるため、第1領域R1に割り当てられている。
The third operation pattern is an operation pattern called bucket excavation, and is an operation pattern for excavating the ground with the
第4動作パターンは、ブーム下げと呼ばれる動作パターンであり、ブーム5を上部旋回体3に対して倒伏させる動作パターンである。第4動作パターンは、先端位置401が第1領域R1の内側に向かい、作業装置4が第1領域R1内の人物と干渉する可能性があるため、第1領域R1に割り当てられている。
The fourth operation pattern is an operation pattern called boom lowering, and is an operation pattern in which the
第5動作パターンは、上部旋回体3を左方に旋回させる動作パターンである。第5動作パターンは、第1領域R1内の人物が作業装置4の左側面と干渉する可能性があるため、第1領域R1に割り当てられている。
The fifth operation pattern is an operation pattern for turning the
第6動作パターンは、上部旋回体3を右方に旋回させる動作パターンである。第6動作パターンは、第1領域R1内の人物が作業装置4の右側面と干渉する可能性があるため、第1領域に割り当てられている。
The sixth operation pattern is an operation pattern for turning the
これに対して、第2動作パターンと、左旋回時にアーム押しを行う動作パターン(以下、「第5動作パターン+第2動作パターン」と記述する。)と、右旋回時にアーム押しを行う動作パターン(以下、「第6動作パターン+第2動作パターン」と記述する。)とは、それぞれ、作業装置4の先端位置401が、第1領域R1に対して、前方、左斜め前方、及び右斜め前方に向かい、第1領域R1内の人物と干渉する可能性が低い。そのため、これらの動作パターンは、それぞれ、第1領域R1において許可動作パターンとして割り当てられている。
On the other hand, a second operation pattern, an operation pattern of pushing the arm when turning left (hereinafter described as "fifth operation pattern + second operation pattern"), and an operation of pushing the arm when turning right. The patterns (hereinafter referred to as "sixth operation pattern + second operation pattern") are defined as follows: the
第2領域R2には、第2動作パターンが制限動作パターンとして割り当てられている。第2動作パターンは、アーム押しと呼ばれる動作パターンであり、アーム6を起伏させる動作パターンである。第2動作パターンは、先端位置401が前方に移動して第2領域R2に進入して第2領域R2内の人物と干渉する可能性があるため、第2領域R2に割り当てられている。一方、第2動作パターン以外の第1、第3~第6動作パターンはいずれも、先端位置401が第2領域R2に進入してこない。そのため、第1、第3~第6動作パターンは第2領域R2において許可動作パターンとして割り当てられている。
A second motion pattern is assigned to the second region R2 as a restricted motion pattern. The second operation pattern is an operation pattern called arm push, and is an operation pattern for raising and lowering the
第3領域R3には、第5動作パターンが制限動作パターンとして割り当てられている。第3領域R3は作業装置4の左側に位置するため、左旋回が行われると、第3領域R3内の人物が作業装置4の左側面と干渉する可能性がある。そこで、第5動作パターンは第3領域R3において制限動作パターンとして割り当てられている。一方、第5動作パターン以外の第1~第4、第6動作パターンはいずれも、先端位置401が第3領域R3に進入してこない。そのため、第1~第4、第6動作パターンは、第3領域R3において許可動作パターンとして割り当てられている。
A fifth motion pattern is assigned to the third region R3 as a restricted motion pattern. Since the third region R3 is located on the left side of the
第4領域R4には、「第5動作パターン+第2動作パターン」が制限動作パターンとして割り当てられている。「第5動作パターン+第2動作パターン」は、上部旋回体3を左旋回させながらアーム押しを行う動作パターンである。左旋回時にアーム押しが行われると、先端位置401が左斜め前方に移動するため、作業装置4が第4領域R4内の人物と干渉する可能性がある。そこで、「第5動作パターン+第2動作パターン」は第4領域R4において制限動作パターンとして割り当てられている。一方、「第5動作パターン+第2動作パターン」以外の動作パターンはいずれも、先端位置401が第4領域R4に進入してこない。そのため、「第5動作パターン+第2動作パターン」以外の動作パターンは、第4領域において許可動作パターンとして割り当てられている。
"Fifth motion pattern+second motion pattern" is assigned to the fourth region R4 as a restricted motion pattern. “Fifth operation pattern+second operation pattern” is an operation pattern in which the upper
第5領域R5には、第6動作パターンが制限動作パターンとして割り当てられている。第5領域R5は作業装置4の右方に位置するため、右旋回が行われると、第5領域R5内の人物が作業装置の右側面と干渉する可能性がある。そこで、第6動作パターンは第5領域R5において制限動作パターンとして割り当てられている。一方、第6動作パターン以外の動作パターンはいずれも、先端位置401が第5領域R5に進入してこない。そのため、第6動作パターン以外の動作パターンは、第5領域R5において許可動作パターンとして割り当てられている。
The sixth motion pattern is assigned as the restricted motion pattern to the fifth region R5. Since the fifth region R5 is located on the right side of the
第6領域R6には、「第6動作パターン+第2動作パターン」が制限動作パターンとして割り当てられている。「第6動作パターン+第2動作パターン」は、上部旋回体3を右旋回させながらアーム押しを行う動作パターンである。右旋回時にアーム押しが行われると、先端位置401が右斜め前方に移動して、作業装置4が第6領域R6内の人物と干渉する可能性がある。そこで、「第6動作パターン+第2動作パターン」は、第6領域R6において制限動作パターンとして割り当てられている。一方、「第6動作パターン+第2動作パターン」以外の動作パターンはいずれも、作業装置4が第6領域R6に進入してこない。そのため、「第6動作パターン+第2動作パターン」以外の動作パターンは、第6領域R6において許可動作パターンとして割り当てられている。
"Sixth motion pattern+second motion pattern" is assigned to the sixth region R6 as a restricted motion pattern. The “sixth operation pattern+second operation pattern” is an operation pattern in which the upper
操作部18は、図6で説明した旋回操作レバー181、ブーム操作レバー182、アーム操作レバー183、及びバケット操作レバー184で構成されている。
The
動作制限部164は、アーム6を倒伏させる第1動作パターンを制限する場合、下アーム操作弁176に制限信号を出力する。また、動作制限部164は、アームを起伏させる第2動作パターンを制限する場合、上アーム操作弁175に制限信号を出力する。
The
また、動作制限部164は、バケット7に掘削させる第3動作パターンを制限する場合、上ブーム操作弁173、下ブーム操作弁174、上アーム操作弁175、下アーム操作弁176、上バケット操作弁177、及び下バケット操作弁178に制限信号を出力する。
Further, when restricting the third operation pattern for excavating the
また、動作制限部164は、ブーム5を倒伏させる第4動作パターンを制限する場合、下ブーム操作弁174に制限信号を出力する。また、動作制限部164は、上部旋回体3を左旋回させる第5動作パターンを制限する場合、左旋回操作弁172に制限信号を出力する。
In addition, the
また、動作制限部164は、上部旋回体3を右旋回させる第6動作パターンを制限する場合、右旋回操作弁171に制限信号を出力する。また、動作制限部164は、左旋回させながらアーム6を起伏させる「第5動作パターン+第2動作パターン」を制限する場合、左旋回操作弁172及び上アーム操作弁175に制限信号を出力する。
In addition, the
また、動作制限部164は、右旋回させながらアーム6を起伏させる「第6動作パターン+第2動作パターン」を制限する場合、右旋回操作弁171及び上アーム操作弁175に制限信号を出力する。
In addition, when restricting the “sixth motion pattern + second motion pattern” for raising and lowering the
図7は、実施の形態に係る干渉防止装置の処理を示すフローチャートである。S1では、入力部14は、ATT最大半径H及びATT最大幅Bを取得し、メモリに記憶する。なお、ATT最大半径H及びATT最大幅Bが既にメモリに記憶されている場合、領域設定部162は、メモリからATT最大半径H及びATT最大幅Bを読み出せばよい。
FIG. 7 is a flow chart showing processing of the interference prevention device according to the embodiment. In S1, the
S2では、位置算出部161は、ブーム角度センサ12が検出したブーム角度と、アーム角度センサ13が検出したアーム角度とを取得する。S3では、S2で取得したブーム角度及びアーム角度を用いて、作業装置4の先端位置401を算出する。
In S<b>2 , the
S4では、領域設定部162は、S3で算出された先端位置401を基準に座標空間400に対して第1領域R1~第6領域R6を設定する。これにより、建設機械1の周囲に図3に示すような6つの領域Rが設定されることになる。
In S4, the
S5では、物体センサ11は建設機械1の周囲のセンシングデータ取得する。S6では、サブコントローラ15は、物体センサ11が取得したセンシングデータから人物を検出する。S6において人物が検出されなかった場合(S6でNO)、処理はS2に戻る。一方、S6において人物が検出された場合(S6でYES)、サブコントローラ15は、検出した人物の位置を算出し、算出した位置を含むセンシングデータをメインコントローラ16に出力する(S7)。ここで、複数の人物が検出された場合、センシングデータには複数の人物のそれぞれの位置が含まれる。
At S<b>5 , the
S8では、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる人物の位置を用いて、第1領域R1に人物がいるか否かを判定する。第1領域R1に人物がいない場合(S8でNO)、動作制限部164は、第1、第3、第4、第5、及び第6動作パターンの制限を解除する(S9)。一方、第1領域R1に人物がいる場合(S8でYES)、動作制限部164は、第1、第3、第4、第5、及び第6動作パターンを制限する(S10)。
In S<b>8 , the
S11では、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる人物の位置を用いて、第2領域R2に人物がいるか否かを判定する。第2領域R2に人物がいない場合(S11でNO)、動作制限部164は、第2動作パターンの制限を解除する(S12)。一方、第2領域R2に人物がいる場合(S11でYES)、動作制限部164は、第2動作パターンを制限する(S13)。
In S<b>11 , the
S14では、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる人物の位置を用いて、第3領域R3に人物がいるか否かを判定する。第3領域R3に人物がいない場合(S14でNO)、動作制限部164は、第5動作パターンの制限を解除する(S15)。一方、第2領域R2に人物がいる場合(S14でYES)、動作制限部164は、第5動作パターンを制限する(S16)。
In S<b>14 , the
S17では、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる人物の位置を用いて、第4領域R4に人物がいるか否かを判定する。第4領域R4に人物がいない場合(S17でNO)、動作制限部164は、「第5動作パターン+第2動作パターン」の制限を解除する(S18)。一方、第4領域R4に人物がいる場合(S17でYES)、動作制限部164は、「第5動作パターン+第2動作パターン」を制限する(S19)。
In S<b>17 , the
S20では、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる人物の位置を用いて、第5領域R5に人物がいるか否かを判定する。第5領域R5に人物がいない場合(S20でNO)、動作制限部164は、第6動作パターンの制限を解除する(S21)。一方、第5領域R5に人物がいる場合(S20でYES)、動作制限部164は、第6動作パターンを制限する(S22)。
In S20, the
S23では、人物判定部163は、サブコントローラ15から出力されたセンシングデータに含まれる人物の位置を用いて、第6領域R6に人物がいるか否かを判定する。第6領域R6に人物がいない場合(S23でNO)、動作制限部164は、「第6動作パターン+第2動作パターン」の制限を解除する(S24)。一方、第6領域R6に人物がいる場合(S23でYES)、動作制限部164は、「第6動作パターン+第2動作パターン」を制限する(S25)。S24又はS25の処理が終了すると、処理はS2に戻り、S2~S25の処理が繰り返し実行される。
In S23, the
このように、本実施の形態によれば、第1領域R1~第6領域R6は作業装置4の先端位置401を基準に設定されているため、各領域Rにおいて作業装置4が人物と干渉する可能性の高い制限動作パターンと、作業装置が人物と干渉する可能性の低い許可動作パターンとを明確に切り分けることができる。そして、ある領域に人物がいる場合、その人物に対して干渉する可能性の高い動作パターンを制限し、許可動作パターンを継続して動作させることができる。その結果、建設機械の作業効率の低下を抑制しつつ人物と建設機械との干渉を防止することができる。
Thus, according to the present embodiment, since the first region R1 to sixth region R6 are set with reference to the
なお、本発明は以下の変形例が採用できる。 The present invention can employ the following modified examples.
(1)上記実施の形態では図3に示すように6つの領域Rが設定されているが、領域Rの設定個数は6つに限定されない。領域Rの設定個数は、例えば、2個以上5個以下又は7個以上であってもよい。 (1) Although six regions R are set as shown in FIG. 3 in the above embodiment, the number of regions R to be set is not limited to six. The set number of regions R may be, for example, 2 or more and 5 or less, or 7 or more.
(2)上記実施の形態では、図5に示すように制限される動作パターンの個数は6つであったが、本発明はこれに限定されず、2個以上5個以下又は7個以上であってもよい。 (2) In the above embodiment, the number of operation patterns is limited to six as shown in FIG. There may be.
(3)上記実施の形態では、先端アタッチメントとしてバケットが装着されている場合を主に説明したが、先端アタッチメントとして回転グラップルが装着されている場合、アーム6に対する回転角度及び回転グラップルが備える2本の爪の挟み角に応じて、ATT最大幅Bが変化する。この場合、回転グラップルの回転角度及び挟み角のそれぞれを検出する角度センサを作業装置4に設置する。そして、領域設定部162は、これらの角度センサが検出した回転角度及び挟み角に応じたATT最大幅Bを算出し、算出したATT最大幅Bの横幅を持つ第1領域R1及び第2領域R2を設定すればよい。
(3) In the above embodiment, the case where the bucket is attached as the tip attachment has been mainly described. The ATT maximum width B changes according to the pinching angle of the claws. In this case, the working
(4)上記実施の形態では、物体センサ11は、キャビン内又は上部旋回体3の前面に設けられているとして説明したが、作業装置4に設けられてもよい。
(4) In the above embodiment, the
(5)図3の例では、内周430として、先端位置401のY成分の値を半径とする円弧が採用されたこれは一例であり、先端位置401を通るX軸と平行な直線が採用されてもよい。また、外周440として、X軸から距離RMだけ離間したX軸と平行な直線が採用されてもよい。この場合、第3領域R3及び第4領域R4の横幅と第5領域R5及び第6領域R6の横幅とを同じ長さに設定し、第1領域R1~第6領域R6のそれぞれを四角形の領域で構成してもよい。
(5) In the example of FIG. 3, an arc having a radius equal to the value of the Y component of the
図8は、本発明の変形例に係る第1領域R1、第3領域R3、及び第5領域R5をキャビン内から見たときの図である。なお、図8では、説明の便宜上、第2領域R2、第4領域R4、及び第6領域R6の図示は省略している。 FIG. 8 is a diagram of the first region R1, the third region R3, and the fifth region R5 according to the modification of the present invention as seen from inside the cabin. In addition, in FIG. 8, illustration of the second region R2, the fourth region R4, and the sixth region R6 is omitted for convenience of explanation.
図8に示すように、第1領域R1は、作業装置4の真下に設定されているが、前方側の一辺が円弧状ではなく左右方向に平行である点が図3と相違している。
As shown in FIG. 8, the first region R1 is set directly below the working
第3領域R3は、第1領域R1の左隣に設定された四角形状の領域であり、前方の一辺が、第1領域R1の前方の一辺と連なっている。 The third region R3 is a quadrangular region set to the left of the first region R1, and the front side thereof is continuous with the front side of the first region R1.
第5領域R5は、第1領域R1の右隣に設定されてた四角形状の領域であり、前方の一辺が、第1領域R1の前方の一辺と連なっている。 The fifth region R5 is a rectangular region that is set to the right of the first region R1, and has a front side that is continuous with a front side of the first region R1.
第1領域R1に人物601が位置している場合、アーム引き(第1動作パターン)と、バケット掘削(第3動作パターン)と、ブーム下げ(第4動作パターン)と、左旋回(第5動作パターン)と、右旋回(第6動作パターン)とが制限される。第3領域R3に人物602が位置している場合、動作パターンテーブルT5にしたがって、左旋回(第5動作パターン)が制限される。第5領域R5に人物603が位置している場合、動作パターンテーブルT5にしたがって、右旋回(第6動作パターン)が制限される。
When the
以上により、作業装置4が人物601、602、603と干渉する可能性の高い動作パターンのみを制限し、残りの動作パターンは継続して通常動作させることができる。また、作業装置4が人物601、602、603と干渉したとしても、作業装置4は通常時の速度に比べて大幅に低い速度で動作するため、人物601、602、603の安全を確保しつつ可能な限り作業を継続させることができる。
As described above, it is possible to limit only the operation patterns in which the
図9は、本発明の変形例に係る第4領域R4、第2領域R2、及び第6領域R6をキャビン内から見たときの図である。なお、図9では、説明の便宜上、第1領域R1、第3領域R3、及び第5領域R5の図示は省略している。 FIG. 9 is a diagram of the fourth region R4, the second region R2, and the sixth region R6 according to the modification of the present invention as seen from inside the cabin. In addition, in FIG. 9, illustration of 1st area|region R1, 3rd area|region R3, and 5th area|region R5 is abbreviate|omitted for convenience of explanation.
図9に示すように、第2領域R2は作業装置4の前方に設定されているが、前方側の一辺が円弧状でなく左右方向と平行な直線状である点が図3と相違している。
As shown in FIG. 9, the second region R2 is set in front of the working
第4領域R4は、第2領域R2の左隣に設定された四角形状の領域であり、前方の一辺が、第2領域R2の前方の一辺と連なっている。 The fourth region R4 is a quadrangular region set to the left of the second region R2, and the front side thereof is continuous with the front side of the second region R2.
第6領域R6は、第2領域R2の右隣に設定されてた四角形状の領域であり、前方の一辺が、第2領域R2の前方の一辺と連なっている。 The sixth region R6 is a quadrangular region set to the right of the second region R2, and one front side thereof is continuous with one front side of the second region R2.
第2領域R2に人物701が位置している場合、アーム押し(第2動作パターン)が制限される。第4領域R4に人物702が位置する場合、左旋回しながらアーム押しを行う動作パターン(「第5動作パターン+第2動作パターン」)が制限される。第6領域R6に人物703が位置している場合、右旋回しながらアーム押しを行う動作パターン(「第6動作パターン+第2動作パターン」)が制限される。以上により、作業装置4が人物701、702、703と干渉する可能性の高い動作パターンのみを制限し、残りの動作パターンは継続して通常動作させることができる。また、作業装置4が人物701、702、703と干渉したとしても、作業装置4は通常時の速度に比べて大幅に低い速度で動作するため、人物701、702、703の安全を確保しつつ可能な限り作業を継続させることができる。
When the
(6)なお、上記実施の形態では、制限とは、減速を意味したが、本発明はこれに限定されず、停止を意味してもよい。この場合、動作制限部164は、動作を停止させるための制限信号を右旋回操作弁171~下バケット操作弁178に適宜出力し、旋回モータM1、及びブームシリンダC1~バケットシリンダC3を適宜停止させればよい。
(6) In the above embodiment, "restriction" means deceleration, but the present invention is not limited to this, and may mean "stop". In this case, the
(7)上記実施の形態では、旋回操作レバー181が操作量に応じたパイロット圧を出力する構成が採用されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、メインコントローラ16は、旋回操作レバー181からの操作量に応じたパイロット圧を右旋回操作弁171及び左旋回操作弁172に生成させる制御信号を右旋回操作弁171及び左旋回操作弁172に出力する構成が採用されてもよい。この場合、動作制限部164は、動作制限を行う場合、操作量を低下させた制御信号を右旋回操作弁171及び左旋回操作弁172に出力すればよい。このことは、ブーム5、アーム6、及びバケット7についても同じである。
(7) In the above-described embodiment, the turning
(8)図5の例では、第1領域R1に対し、制限動作パターンとして、第1、第3、第4、第5、第6動作パターンが割り当てられているがこれは一例である。第1領域R1において、第5動作パターン及び第6動作パターンは制限動作パターンから省かれてもよい。また、頻繁に掘削動作が行われる場合、第1領域R1においては、第3動作パターンは制限動作パターンから省かれてもよい。 (8) In the example of FIG. 5, the first, third, fourth, fifth, and sixth operation patterns are assigned to the first region R1 as restricted operation patterns, but this is just an example. In the first region R1, the fifth motion pattern and the sixth motion pattern may be omitted from the restricted motion patterns. Further, when the excavation motion is frequently performed, the third motion pattern may be omitted from the restricted motion patterns in the first region R1.
(9)上記実施の形態では、第1領域R1~第6領域R6が設定されたが、本発明はこれに限定されず、外側領域及び内側領域の2つの領域が設定されてもよい。この変形例において、内側領域に人物がいる場合、少なくとも第5動作パターン(左旋回)及び第6動作パターン(右旋回)の少なくとも一つが制限動作パターンとして設定されればよい。また、この変形例において、外側領域に人物がいる場合、少なくとも第2動作パターンが制限動作パターンとして設定されればよい。 (9) Although the first to sixth regions R1 to R6 are set in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and two regions, an outer region and an inner region, may be set. In this modified example, when there is a person in the inner region, at least one of the fifth motion pattern (left turn) and the sixth motion pattern (right turn) should be set as the restricted motion pattern. Also, in this modification, if there is a person in the outer area, at least the second motion pattern should be set as the restricted motion pattern.
1 :建設機械
2 :下部走行体
3 :上部旋回体
4 :作業装置
5 :ブーム
6 :アーム
7 :バケット
11 :物体センサ
12 :ブーム角度センサ
13 :アーム角度センサ
14 :入力部
15 :サブコントローラ
16 :メインコントローラ
17 :油圧回路
18 :操作部
161 :位置算出部
162 :領域設定部
163 :人物判定部
164 :動作制限部
165 :動作パターン記憶部
401 :先端位置
R1 :第1領域
R2 :第2領域
R3 :第3領域
R4 :第4領域
R5 :第5領域
R6 :第6領域
T5 :動作パターンテーブル
Reference Signs List 1: construction machine 2: lower running body 3: upper rotating body 4: working device 5: boom 6: arm 7: bucket 11: object sensor 12: boom angle sensor 13: arm angle sensor 14: input section 15: sub-controller 16 : Main controller 17 : Hydraulic circuit 18 : Operation unit 161 : Position calculation unit 162 : Area setting unit 163 : Person determination unit 164 : Operation restriction unit 165 : Operation pattern storage unit 401 : Tip position R1 : First area R2 : Second Region R3: Third region R4: Fourth region R5: Fifth region R6: Sixth region T5: Operation pattern table
Claims (13)
オペレータの操作を受け付ける操作部と、
前記操作部が受け付けた操作に応じて前記作業装置及び前記上部旋回体の少なくとも一方を動作させる動作実行部と、
前記作業装置の姿勢を検出する第1センサと、
前記第1センサにより検出された姿勢に基づいて前記作業装置の先端位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部により算出された前記先端位置を基準に前記建設機械の周囲に複数の領域を設定する領域設定部と、
前記建設機械の周囲に位置する物体を検出する第2センサと、
前記第2センサにより検出された物体に基づいて前記複数の領域のそれぞれに対して人物の有無を判定する人物判定部と、
前記人物判定部が前記複数の領域のうち少なくとも1つの領域において前記人物がいると判定した場合、前記人物が検出された領域において、前記作業装置が前記人物と干渉する可能性のある予め定められた前記建設機械の動作パターンである制限動作パターンを制限し、且つ、前記作業装置が前記人物と干渉する可能性の低い予め定められた前記建設機械の前記動作パターンである許可動作パターンを許可するように前記動作実行部を制御する動作制限部とを備える干渉防止装置。 An interference prevention device for a construction machine comprising a lower traveling body, an upper revolving body configured to be able to turn with respect to the lower traveling body, and a working device configured to be able to change its posture with respect to the upper revolving body. There is
an operation unit that receives an operator's operation;
an operation execution unit that operates at least one of the work device and the upper rotating body according to the operation received by the operation unit;
a first sensor that detects the attitude of the working device;
a position calculation unit that calculates a tip position of the working device based on the orientation detected by the first sensor;
an area setting unit that sets a plurality of areas around the construction machine based on the tip position calculated by the position calculation unit;
a second sensor that detects objects positioned around the construction machine;
a person determination unit that determines the presence or absence of a person in each of the plurality of areas based on the object detected by the second sensor;
When the person determination unit determines that the person is present in at least one of the plurality of areas, the working device may interfere with the person in the area where the person is detected. limiting a restricted operation pattern, which is an operation pattern of the construction machine, and permitting a permitted operation pattern, which is a predetermined operation pattern of the construction machine with a low possibility that the work device will interfere with the person. and an operation restricting unit that controls the operation executing unit as follows.
前記動作制限部は、前記動作パターン情報を参照して各領域に対する前記制限動作パターンと前記許可動作パターンとを決定する請求項1記載の干渉防止装置。 further comprising a memory for storing operation pattern information in which the restricted operation pattern and the permitted operation pattern are registered for each of the plurality of areas;
2. The interference prevention device according to claim 1, wherein the operation restriction unit refers to the operation pattern information to determine the restricted operation pattern and the permitted operation pattern for each area.
前記制限動作パターンは、
前記第2部材が後方に回動する第1動作パターンと、
前記第2部材が前方に回動する第2動作パターンと、
前記第3部材が地面を掘削する第3動作パターンと、
前記第1部材が下方に回動する移動する第4動作パターンと、
前記上部旋回体が左旋回する第5動作パターンと、
前記上部旋回体が右旋回する第6動作パターンとの少なくとも一つを含む請求項1又は2記載の干渉防止装置。 The working device includes a first member attached to the upper revolving body so as to be rotatable in the vertical direction, and a second member attached to the upper revolving body to be rotatable in the front-rear direction with respect to the first member. and a third member rotatably attached to the second member in the longitudinal direction of the upper rotating body,
The restricted operation pattern is
a first operation pattern in which the second member rotates backward;
a second operation pattern in which the second member rotates forward;
a third movement pattern in which the third member excavates the ground;
a moving fourth movement pattern in which the first member rotates downward;
a fifth operation pattern in which the upper rotating body rotates to the left;
3. The interference prevention device according to claim 1 or 2, comprising at least one of a sixth operation pattern in which the upper rotating body rotates to the right.
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