JP7312555B2 - Obstacle detection device for construction vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、建設車両の障害物検知装置に関する。 The present invention relates to an obstacle detection device for construction vehicles.
転圧ローラにおいて、例えば縁石にぎりぎり寄せて転圧するような場合、運転者は縁石周りの転圧面を注視しながら運転するため、進行方向への注意がおろそかになりやすい。そのため、特に車両の後進時に、周囲の作業者と接触する事故が起きやすい。 For example, when rolling the rollers close to a curb, the driver drives the vehicle while watching the rolling surface around the curb, and thus tends to neglect the direction of travel. As a result, accidents involving contact with surrounding workers are likely to occur, particularly when the vehicle is moving backwards.
この問題に対し、電波や超音波を利用し、一定の距離に人や物体を検知したときに警報を出す警報装置或いは自動的に車両を停止させる自動停止装置が知られている(例えば、特許文献1~3参照)。特許文献1には、車両に搭載される磁界発生装置と、作業者に装着されるICタグと、ICタグから発信された電波を検知する検知装置と、検知装置が電波を検知したときに車両を停止させるエンジン停止装置とを備える緊急停止装置が記載されている。特許文献2には、車両に搭載されるトリガー信号出力手段と、作業者に装着されるIDタグと、IDタグが出力したID番号を受信する受信部と、受信部がID番号を受信したときに車両を停止させる停止手段とを備える停止システムが記載されている。特許文献3には、超音波式の障害物検知装置が記載されている。
To address this problem, there are known alarm devices that use radio waves or ultrasonic waves to issue an alarm when a person or object is detected at a certain distance, or an automatic stop device that automatically stops a vehicle (see, for example,
ここで、転圧ローラは道路工事特有の狭い区域で使用されることが多いので、車幅方向における検知範囲を必要以上に大きくすると、車道と歩道の境にある縁石、電柱、カラーコーン等との衝突のおそれがないにもかかわらず頻繁に警報が鳴ったり車両が停止するという問題が生じる。 Here, since the compaction roller is often used in a narrow area peculiar to road construction, if the detection range in the vehicle width direction is increased more than necessary, there will be a problem that an alarm will be sounded or the vehicle will stop frequently even though there is no danger of collision with curbs, utility poles, colored cones, etc. on the boundary between the roadway and the sidewalk.
さらに、車両が旋回しながら前進または後進する場合は、車両の走行経路が直進の場合と異なるため、走行経路と検知範囲とにずれが発生するおそれがある。これにより、無駄に車両が停止したり警報が鳴ったり、一方で、検知すべき障害物を検知できなかったりするという問題がある。 Furthermore, when the vehicle moves forward or backward while turning, the travel route of the vehicle differs from that when the vehicle travels straight. As a result, there is a problem that the vehicle stops unnecessarily, an alarm sounds, and an obstacle that should be detected cannot be detected.
本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、車両の走行経路に応じて所望の検知範囲に容易に設定できる建設車両の障害物検知装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was created to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide an obstacle detection device for a construction vehicle that can be easily set to a desired detection range according to the travel route of the vehicle.
前記課題を解決するため、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、所定範囲内における障害物を検知する物体検知センサと、前記建設車両の回転半径に基づいて前記建設車両の推定走行経路を算出するとともに、前記物体検知センサの検知結果に基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記物体検知センサの投射範囲と前記推定走行経路とが重複する範囲を前記障害物の有無を検知する検知範囲とし、重複しない範囲を検知範囲外として設定されており、前記検知範囲は、直進する場合、前記建設車両の車幅寸法と略同じ幅寸法となるように設定されており、旋回する場合、前記建設車両の最外径に対応するように、当該検知範囲の外側が車両幅よりも拡張して設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, comprising: an object detection sensor that detects an obstacle within a predetermined range; and a control device that calculates an estimated travel route of the construction vehicle based on the turning radius of the construction vehicle and determines the presence or absence of an obstacle based on the detection result of the object detection sensor. is set asThe detection range is set to have a width dimension substantially the same as the vehicle width dimension of the construction vehicle when traveling straight, and is set such that the outer side of the detection range extends beyond the vehicle width so as to correspond to the outermost diameter of the construction vehicle when turning.It is characterized by
本発明によれば、建設車両の回転半径から算出される推定走行経路に合わせて検知範囲を設定するため、直進又は旋回する場合に応じて所望の検知範囲に設定できる。 According to the present invention, since the detection range is set according to the estimated travel route calculated from the turning radius of the construction vehicle, a desired detection range can be set depending on whether the construction vehicle runs straight or turns.
また、本発明によれば、車幅寸法と略同じ幅寸法を有する形状の検知範囲とすることで、車両に衝突するおそれが高い場合のみ障害物が存在すると認識して、車両を停止させる措置や警報を出す措置等をとることができる。これにより、無駄な車両停止や警報を回避できる。 In addition, according to the present invention, by setting the detection range to have a width dimension that is substantially the same as the vehicle width dimension, it is possible to recognize the presence of an obstacle only when there is a high possibility of colliding with the vehicle, and to take measures such as stopping the vehicle or issuing an alarm. As a result, useless vehicle stops and warnings can be avoided.
また、旋回する場合、車両の前側最外部位は、後側最外部位よりも外側を走行することになる。本発明によれば、車両の前側最外部位が通過する範囲も検知範囲に含めることができるため、より確実に障害物を検知できる。
Also, when turning, the front-side outermost part of the vehicle travels outside the rear-side outermost part. According to the present invention, the range through which the front-side outermost part of the vehicle passes can be included in the detection range, so the obstacle can be detected more reliably.
また、本発明は、前記制御装置が障害物があると判定したとき、車両にブレーキをかけるブレーキ手段を備えることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized by comprising braking means for braking the vehicle when the control device determines that there is an obstacle.
本発明によれば、障害物との衝突を低減でき、周囲の作業者の安全を確保できる。 According to the present invention, collisions with obstacles can be reduced, and the safety of surrounding workers can be ensured.
また、本発明は、前記建設車両は転圧ローラであり、前記ブレーキ手段は、走行用ポンプと走行用モータの閉回路に作用するHSTブレーキであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the construction vehicle is a compaction roller, and the braking means is an HST brake acting on a closed circuit of a running pump and a running motor.
本発明によれば、HSTブレーキを利用することにより、過度の急停車を避けることができ、アスファルト舗装の路面のへこみ等の平坦性不良を低減できる。また、車両停止後の走行再開作業も容易となる。 According to the present invention, by using the HST brake, it is possible to avoid excessive sudden stops and to reduce flatness defects such as dents on the asphalt paved road surface. In addition, it becomes easy to resume running after the vehicle stops.
また、本発明は、車両の走行速度に応じて、前記ブレーキ手段のブレーキの開始タイミングが変化することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the timing at which the braking of the braking means is started changes according to the running speed of the vehicle.
作業員が一時的に検知範囲に入り、その後すぐに検知範囲から外れるような場合においても車両にブレーキをかけると、車両の作業効率が低下する。これに対し、例えば、走行速度によって変化する車両の限界制動距離に準じて、ブレーキの開始タイミングを変化させることで、走行速度に応じて衝突のおそれが高い場合のみ車両にブレーキをかけることができ、無駄な車両停止を低減できる。 Even when a worker temporarily enters the detection range and then immediately leaves the detection range, braking the vehicle reduces the work efficiency of the vehicle. On the other hand, for example, by changing the start timing of braking according to the limit braking distance of the vehicle, which changes according to the traveling speed, it is possible to brake the vehicle only when there is a high risk of collision according to the traveling speed, thereby reducing unnecessary vehicle stops.
本発明によれば、車両の走行経路に応じて所望の検知範囲に容易に設定できる。 According to the present invention, a desired detection range can be easily set according to the travel route of the vehicle.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態に係る障害物検知装置1について、図面を参照して詳細に説明する。図1において、本発明の障害物検知装置1は、低速走行しながら作業を行う転圧ローラ等の建設車両に搭載される。図1は、タイヤ11でアスファルト路面等の転圧を行うタイヤローラ10に障害物検知装置1を搭載した場合を示している。図2において、障害物検知装置1は、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF(Time Of Flight)方式の距離画像センサ(3D距離センサ)2と、距離画像センサ2の測定データに基づいて障害物Gの有無を判定する制御装置3と、を備えている。
[First embodiment]
An
距離画像センサ2は、赤外線等の投射光を発光する発光部と、投射光が物体に当たった際の反射光を受光する受光部とを備えている。発光部から赤外線を送ってから反射光を受光部で受信するまでの時間を計測することで対象までの距離が測定される。距離画像センサ2からの投射角度は、例えば横方向角度が95°、縦方向角度(図1(b)に示す符号θ1)が32°であり、投射断面が横長矩形状を呈している。画像分解能は、例えば横方向に64ピクセル、縦方向に16ピクセルの計1024ピクセルである。距離画像センサ2は、タイヤローラ10の後部の車幅方向中央部に、投射光が後進方向斜め下に投射されるように取り付けられている。
The
障害物Gの検知範囲に関して、投射光の投射範囲をそのまま検知範囲に設定すると、つまり車幅方向の寸法L1をタイヤローラ10の車幅寸法よりも広く設定すると、衝突のおそれがないにもかかわらず障害物Gがあると認識されて、車両が無駄に停止する事態が生じる。そのため、車幅方向に関する検知範囲(図1に斜線にて示す)4の寸法L1は、本実施形態ではタイヤローラ10の車幅寸法と略同じに設定する。距離画像センサ2は、障害物Gまでの距離を測定できるため、各ピクセル毎の測定データ、具体的には距離画像センサ2と障害物Gとの車幅方向の距離から、車幅寸法に設定された検知範囲4に障害物Gが存在するか否かを制御装置3で判定できる。このように距離画像センサ2を用いることにより、検知範囲4の寸法L1を車両前後方向にわたって一定に確保できる。つまり、検知範囲4を、図1(a)に示すように平面視で、1辺を寸法L1とした略矩形状の範囲に容易に設定することができる。検知範囲4の車両前後方向の寸法L2は、常用される走行速度に応じて適宜に設定され、本実施形態では例えば3メートル程度に設定される。
As for the detection range of the obstacle G, if the projection range of the projection light is set as the detection range as it is, that is, if the dimension L1 in the vehicle width direction is set wider than the vehicle width dimension of the
また、距離画像センサ2の投射光が後進方向斜め下に投射されるので、平面視したときの投射光の横方向角度θ2は、95°よりも一層大きな範囲となる。したがって、タイヤローラ10の後部両端と検知範囲4との間に形成される非検知範囲5,5について、その車両前後方向の距離L3を小さく抑えることができる。つまり、車両後部の両脇に形成される非検知の死角を小さくできる。
In addition, since the projection light from the
制御装置3は、検知範囲4に障害物Gがあると判定したとき、車両にブレーキをかけるブレーキ手段6を備えている。ブレーキ手段6の一例を説明する。図3において、図示しないエンジンにより駆動する走行用ポンプPと、タイヤ11(図1)を回転させる走行用モータMとは、直列に接続されて油圧の閉回路U1を構成している。走行用ポンプPは、斜板式ポンプからなる。走行用ポンプPには、斜板を作動させるための油路T1と油路T2とが接続されている。油路T1と油路T2との間には、走行用ポンプPと並列に2位置3ポートの電磁バルブV1が介設されている。
The
エンジンがかかっているとき、電磁バルブV1は図3における右位置にあり、油路T1と油路T2とを連通していない状態となる。したがって、エンジンがかかっているときに、運転席周りの前後進レバーを前進位置側に傾けると、斜板作動油が油路T1側から油路T2側に流れて斜板が一方側に傾く。これにより、閉回路U1において圧油が一方向側に流れ、走行用モータMが一方向に回転して車両が前進する。前後進レバーを後進位置側に傾けると、斜板作動油が油路T2側から油路T1側に流れて斜板が他方側に傾く。これにより、閉回路UIにおいて圧油が他方向側に流れ、走行用モータMが他方向に回転して車両が後進する。 When the engine is running, the electromagnetic valve V1 is at the right position in FIG. 3, and the oil passages T1 and T2 are not communicated with each other. Therefore, when the forward/reverse lever around the driver's seat is tilted toward the forward position while the engine is running, the swash plate operating oil flows from the oil passage T1 side to the oil passage T2 side and the swash plate tilts to one side. As a result, the pressure oil flows in one direction in the closed circuit U1, the traveling motor M rotates in one direction, and the vehicle moves forward. When the forward/reverse lever is tilted toward the reverse position, the swash plate operating oil flows from the oil passage T2 side to the oil passage T1 side, and the swash plate tilts to the other side. As a result, the pressure oil flows in the other direction in the closed circuit UI, the traveling motor M rotates in the other direction, and the vehicle moves backward.
エンジンがかかっていないとき、電磁バルブV1は図3に図示されるように左位置にあり、油路T1と油路T2とは連通した状態となっている。電磁バルブV1と走行用ポンプPとの間で油圧の閉回路U2が形成され、油路T1と油路T2との間で差圧が生じないことで、斜板はニュートラル位置に位置している。これにより、閉回路U1においてHST(Hydro Static Transmission)ブレーキが作用する。 When the engine is not running, the electromagnetic valve V1 is in the left position as shown in FIG. 3, and the oil passages T1 and T2 are in communication. A closed hydraulic circuit U2 is formed between the electromagnetic valve V1 and the traveling pump P, and no differential pressure is generated between the oil passages T1 and T2, so that the swash plate is positioned at the neutral position. As a result, an HST (Hydro Static Transmission) brake acts in the closed circuit U1.
本実施形態のブレーキ手段6は、この電磁バルブV1を利用しており、後進中に障害物が検知されたとき、制御装置3は、ブレーキ信号を出力して電磁バルブV1を右位置から左位置に切り換える。これにより、エンジンがかかった状態でかつ前後進レバーが後進位置側に傾いたままであっても、斜板がニュートラル位置に位置し、閉回路U1においてHSTブレーキが作用して、走行用モータMが停止する。なお、走行用ポンプPに内蔵されたチャージポンプP1と走行用モータMに内蔵されたネガティブブレーキM1との間には、パーキング時にネガティブブレーキM1を作動させるための電磁バルブV2が介設されている。
The brake means 6 of the present embodiment utilizes this electromagnetic valve V1, and when an obstacle is detected during backward movement, the
制御装置3が障害物Gがあると判定してからブレーキ信号を出力するまでのタイミング、つまりブレーキ手段6のブレーキの開始タイミングは、車両の走行速度に応じて変化させることが好ましい。制御装置3は、図4に示すように、走行速度に応じて予め設定したブレーキ開始距離Sと、距離画像センサ2で測定した検知範囲4に存在する障害物Gまでの距離とを比較し、障害物Gまでの距離がブレーキ開始距離S以下になったとき、電磁バルブV1にブレーキ信号を出力する。
The timing from when the
ブレーキ開始距離Sは、例えば車両の実測の限界制動距離Tよりも若干余裕を持った距離に設定される。図4では、ブレーキ開始距離Sは、時速2kmで約0.5m、時速4kmで約1m、時速6kmで約1.6m、時速8kmで約2.4mに設定されている。なお、車両の走行速度を検出する車速センサ7(図2)としては、タイヤの回転数を検出するロータリエンコーダ等の近接センサが挙げられる。 The braking start distance S is set, for example, to a distance slightly larger than the limit braking distance T actually measured for the vehicle. In FIG. 4, the braking start distance S is set to about 0.5 m at 2 km/h, about 1 m at 4 km/h, about 1.6 m at 6 km/h, and about 2.4 m at 8 km/h. As the vehicle speed sensor 7 (FIG. 2) for detecting the running speed of the vehicle, there is a proximity sensor such as a rotary encoder for detecting the number of revolutions of the tires.
以上のように、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサ2と、距離画像センサ2の測定データに基づいて障害物Gの有無を判定する制御装置3とを備える建設車両の障害物検知装置1によれば、次のような効果が奏される。
(1)TOF方式の距離画像センサ2は、対象までの距離を精度良く測定できるため、障害物の検知精度に優れる。
(2)電波を用いた検知方式のように周囲の作業者に検知用タグを装着する必要がなく、コストを抑えることができる。また、検知用タグの装着忘れの問題も生じず、障害物を確実に検知できる。
(3)距離画像センサ2を用いることにより、検知範囲4を車両の車幅寸法に設定するなど、所望の検知範囲4に容易に設定できる。
As described above, the
(1) The TOF-type
(2) Unlike the detection method using radio waves, there is no need to attach detection tags to surrounding workers, and costs can be reduced. In addition, the problem of forgetting to attach the detection tag does not occur, and obstacles can be reliably detected.
(3) By using the
距離画像センサ2は、投射光が車両の進行方向斜め下に向けて投射されるように設けられ、制御装置3は、投射光の範囲のうちで車幅寸法と略同じ幅寸法L1を有する平面視略矩形状の検知範囲4について、障害物の有無を判定する構成とすれば、次のような効果が奏される。
(1)車幅寸法と略同じ幅寸法L1を有する平面視略矩形状の検知範囲4とすることで、車両に衝突するおそれが高い場合のみ障害物Gが存在すると認識して、車両を停止させる措置や警報を鳴らす措置等をとることができる。これにより、無駄な車両停止や警報を回避できる。
(2)投射光を車両の進行方向斜め下に向けて投射することにより、平面視したときの投射光の横方向角度θ2を大きくできる。これにより、非検知範囲5の距離L3を小さく抑えることができ、車両後部の両脇に形成される非検知の死角を小さくできる。
The
(1) By making the
(2) By projecting the projection light obliquely downward in the traveling direction of the vehicle, it is possible to increase the horizontal angle θ2 of the projection light in a plan view. As a result, the distance L3 of the
制御装置3が障害物Gがあると判定したとき、車両にブレーキをかけるブレーキ手段6を備える構成とすれば、障害物Gとの衝突を低減でき、周囲の作業者の安全を確保できる。特にエンジンを停止させずにブレーキで車両を停止させるようにすれば、作業を再開するときにエンジンを再始動させる煩わしさもない。
When the
特に、タイヤローラ10のような転圧ローラにおいて、ブレーキ手段6を、走行用ポンプPと走行用モータMの閉回路U1に作用するHSTブレーキとすれば、エンジンを停止させる場合等に比して、過度の急停車を避けることができるので、アスファルト舗装の路面のへこみ等の平坦性不良を低減できる。また、走行再開作業も容易となる。
In particular, in the pressure roller such as the
車両の走行速度に応じて、ブレーキ手段6のブレーキの開始タイミングが変化する構成とすれば、次のような効果が奏される。作業員が一時的に検知範囲4に入り、その後すぐに検知範囲4から外れるような場合においても車両にブレーキをかけると、車両の作業効率が低下する。これに対し、例えば、走行速度によって変化する車両の限界制動距離Tに準じて、ブレーキの開始タイミングを変化させることで、走行速度に応じて衝突のおそれが高い場合のみ車両にブレーキをかけることができ、無駄な車両停止を低減できる。
If the timing for starting the braking of the braking means 6 is changed according to the running speed of the vehicle, the following effects can be obtained. Even when a worker temporarily enters the
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。本実施形態では障害物Gがあると判定されたときに車両にブレーキをかけるブレーキ手段6を設けたが、場合により、ブレーキ手段6の代わりに音や光で警報を出すようにしてもよい。また、ブレーキ手段6と警報とを併用してもよい。また、距離画像センサ2を車両前部に取り付けて車両の前進方向を検知するようにしてもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. In the present embodiment, the brake means 6 for braking the vehicle when it is determined that there is an obstacle G is provided. Also, the brake means 6 and the alarm may be used together. Also, the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る建設車両の障害物検知装置について説明する。図5は、本発明の第二実施形態に係る障害物検知装置の課題を説明するための平面図である。図5に示すように、施工現場に壁Wがある場合、タイヤローラ(建設車両)10を後進させながら旋回し、壁Wの近い位置を転圧する作業を行うことがある。タイヤローラ10は、例えば、所定の走行舵角で旋回する場合、タイヤローラ10の回転半径に応じてタイヤローラ10が走行する推定走行経路21(詳細は後述する)を定めることができる。
[Second embodiment]
Next, a construction vehicle obstacle detection device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a plan view for explaining problems of the obstacle detection device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, when there is a wall W at the construction site, there is a case where the tire roller (construction vehicle) 10 is rotated while moving backward, and the work of rolling a position near the wall W is carried out. For example, when the
この際、図5に示すように、障害物を検知する検知範囲4の幅方向の両側が、タイヤローラ10の側部と平行のままだと、推定走行経路21と検知範囲4との間にずれが生じてしまう。したがって、この形態であると、タイヤローラ10は、壁Wに接触せずに旋回するにも関わらず、検知範囲4が壁Wを障害物として検知するため、警報が鳴ったり、車両が停止するという問題がある。また、この形態であると、内輪側にある障害物Gは推定走行経路21に含まれるにも関わらず、検知範囲4に含まれないため検知されず、車両と障害物Gと接触するおそれがある。つまり、この形態であると、無駄に車両が停止したり警報が鳴ったり、一方で、検知すべき障害物Gを検知できなかったりするという問題がある。
At this time, as shown in FIG. 5, if both sides in the width direction of the
そこで、図6に示すように、第二実施形態に係る障害物検知装置1Aは、距離画像センサ2と、制御装置3と、ブレーキ手段6と、車速センサ7と、角度センサ8と、で主に構成されている。第二実施形態に係る障害物検知装置1Aは、制御装置3の構成と、角度センサ8を備える点で第一実施形態と主に相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
Therefore, as shown in FIG. 6, an
角度センサ8は、前側のタイヤ11の切れ角(舵角)を検出するセンサである。角度センサ8は、例えば、タイヤローラ10のステアリングシャフトに設置された舵角センサを用いることができる。角度センサ8で検出された切れ角信号は、制御装置3に送信される。なお、角度センサ8は、ステアリング機構にステアリングシリンダーを備えた構成である場合において、当該シリンダーの伸縮量からタイヤ11の切れ角を検出する構成であってもよい。
The
図6に示すように、制御装置3は、第一実施形態で説明した制御装置3の構成に加え、推定走行経路算出手段31と、検知範囲算出手段32とを含んで構成されている。推定走行経路算出手段31は、角度センサ8から送信される切れ角信号に基づいて、タイヤローラ10の回転半径及び推定走行経路21を算出する手段である。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すタイヤローラ10の推定走行経路21は、本実施形態では、タイヤローラ10が前進又は後進した場合に、後端部21aがt秒後に通過する軌跡を意味するものである。時間tは、適宜設定すればよいが、例えば、3~10秒の間で設定する。つまり、推定走行経路21は、第一仮想ライン21bと、第二仮想ライン21cとで囲まれた領域となる。
In the present embodiment, the estimated running
タイヤローラ10の後端部21aの寸法は、タイヤローラ10の幅寸法L1(図1(a)参照)と同一である。ここで、車両の進行方向左端かつ後端の部位を第一角部10aとし、進行方向右端かつ後端の部位を第二角部10bとする。第一仮想ライン21bは、第一角部10aの軌跡の回転半径R1であって、前側のタイヤ11の切れ角(例えば、切り角α)、軸距等に基づいて算出される。また、第二仮想ライン21cは、第二角部10bの軌跡の回転半径R2であって、前側のタイヤ11の切れ角(例えば、切り角α)、軸距等に基づいて算出される。
The dimension of the
図8に示すように、タイヤローラ10が直進する場合、前側のタイヤ11の切れ角は0°となるため、推定走行経路算出手段31は、第一仮想ライン21b及び第二仮想ライン21cが、タイヤローラ10の第一角部10a及び第二角部10bから車幅に沿って平行となるように推定走行経路21を算出する。
As shown in FIG. 8, when the
検知範囲算出手段32は、投射範囲N1及び推定走行経路21に基づいて障害物の有無を検知する検知範囲4A,4Bをそれぞれ算出する手段である。検知範囲算出手段32は、投射範囲N1と、推定走行経路21とが重複する部分を障害物の有無を検知する検知範囲4A,4Bとして算出する。図7に示すように、タイヤローラ10が旋回する場合の検知範囲4A(図7の斜線部分)は、概ね円弧状を呈する。検知範囲4Aの後端は、第二仮想ライン21cと、投射範囲N1との交点Qにおいて、第二仮想ライン21cの接線と垂直となる第三仮想ライン21dに設定している。第三仮想ライン21dの位置は、投射範囲N1と、推定走行経路21とが重複する部分において、常用される走行速度に応じて適宜に設定すればよい。
The detection range calculation means 32 is means for calculating the detection ranges 4A and 4B for detecting the presence or absence of obstacles based on the projection range N1 and the estimated
図8に示すように、タイヤローラ10が直進する場合においても、検知範囲算出手段32は、投射範囲N1と推定走行経路21とが重複する部分を障害物の有無を検知する検知範囲4B(図8の斜線部分)として算出する。検知範囲4Bは、概ね矩形を呈する。検知範囲4Bの後端は、投射範囲N1と、推定走行経路21とが重複する部分において、常用される走行速度に応じて適宜に設定すればよい。
As shown in FIG. 8, even when the
以上説明した障害物検知装置1Aによれば、第一実施形態の障害物検知装置1の効果に加え、下記の効果を奏することができる。
(1)タイヤローラ(建設車両)10の回転半径から算出される推定走行経路21に合わせて検知範囲4A,4Bを設定するため、直進又は旋回する場合に応じて所望の検知範囲に設定できる。つまり、タイヤローラ10が直進する場合及び旋回する場合の双方において、車両幅に合わせて検知範囲4A,4Bを設定することができるため、車両の走行経路と検知範囲とを過不足なく合致させることができる。これにより、タイヤローラ10が直進する場合及び旋回する場合の双方において、無駄な警報や車両停止が発生するのを防ぐとともに、旋回する場合の推定走行経路21に含まれる障害物を確実に検知することができる。
According to the
(1) Since the detection ranges 4A and 4B are set according to the estimated
なお、推定走行経路21の幅寸法は、車幅寸法よりも数センチ又は数10センチ程度広く設定してもよい。また、角度センサ8を省略して、タイヤローラ10の回転半径を求めることができるセンサ又は機構を用いてもよい。また、本発明は締固め機械以外の建設車両にも適用できるし、アーティキュレート式の建設車両にも適用することができる。
The width dimension of the estimated
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る建設車両の障害物検知装置について説明する。図9は、第三実施形態に係る障害物検知装置において、旋回する場合の推定走行経路を示す平面図である。図10は、第三実施形態に係る障害物検知装置において、旋回する場合の検知範囲を示す平面図である。
[Third Embodiment]
Next, a construction vehicle obstacle detection device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a plan view showing an estimated travel route when turning in the obstacle detection device according to the third embodiment. FIG. 10 is a plan view showing the detection range when turning in the obstacle detection device according to the third embodiment.
図9に示すように、第三実施形態に係る障害物検知装置1Bは、距離画像センサ2と、制御装置3と、ブレーキ手段6と、車速センサ7と、角度センサ8と、で主に構成されている。第三実施形態に係る障害物検知装置1Bは、制御装置3の推定走行経路算出手段31と検知範囲算出手段32が第二実施形態と相違する。第三実施形態では、第二実施形態と相違する部分を中心に説明する。
As shown in FIG. 9, an
図9に示すタイヤローラ10の推定走行経路21Aは、本実施形態では、タイヤローラ10が前進又は後進した場合に、第一角部10aと、前側最外部位10cがt秒後に通過する軌跡を意味するものである。第一角部10aは、旋回する際に、車両のうち最も内側を走行する部位である。前側最外部位10cは、旋回する際に、車両のうち最も外側を走行する部位である。時間tは、適宜設定すればよいが、例えば、3~10秒の間で設定する。つまり、推定走行経路21Aは、第一仮想ライン21bと、第四仮想ライン21eとで囲まれた領域となる。
In the present embodiment, the estimated running
第一仮想ライン21bは、第二実施形態と同様に、第一角部10aの軌跡の回転半径R1であって、前側のタイヤ11の切れ角(例えば、切り角α)、軸距等に基づいて算出される。第四仮想ライン21eは、前側最外部位10cの軌跡の回転半径R3であって、前側のタイヤ11の切れ角(例えば、切り角α)、軸距等に基づいて算出される。つまり、第四仮想ライン21eは、車両のうち最も外側を走行する部位の回転半径(最外径)である。
As in the second embodiment, the first
タイヤローラ10が直進する場合は、第二実施形態と同じように(図8参照)、前側のタイヤ11の切れ角は0°となるため、推定走行経路算出手段31は、第一仮想ライン21b及び第二仮想ライン21cが、タイヤローラ10の第一角部10a及び第二角部10bから車幅に沿って平行となるように推定走行経路21Aを算出する。つまり、第三実施形態では、旋回する場合は、第一角部10a及び前側最外部位10cに基づいて推定走行経路21Aを算出し、直進する場合は、第一角部10a及び第二角部10bに基づいて推定走行経路21Aを算出する。
When the
検知範囲算出手段32は、投射範囲N1及び推定走行経路21Aに基づいて障害物の有無を検知する検知範囲4B,4Cをそれぞれ算出する手段である。検知範囲算出手段32は、投射範囲N1と、推定走行経路21Aとが重複する部分を障害物の有無を検知する検知範囲4B,4Cとして算出する。図10に示すように、タイヤローラ10が旋回する場合の検知範囲4C(図10の斜線部分)は、第二実施形態(図7参照)と比べて外径側が外側に拡張された範囲となっている。検知範囲4Cの後端は、第四仮想ライン21eと、投射範囲N1との交点QAにおいて、第四仮想ライン21eの接線と垂直となる第五仮想ライン21gに設定している。第五仮想ライン21gの位置は、投射範囲N1と、推定走行経路21Aとが重複する部分において、常用される走行速度に応じて適宜に設定すればよい。
The detection range calculation means 32 is means for calculating detection ranges 4B and 4C for detecting the presence or absence of obstacles based on the projection range N1 and the estimated
タイヤローラ10が直進する場合は、第二実施形態と同様に(図8参照)、検知範囲算出手段32は、投射範囲N1と推定走行経路21Aとが重複する部分を障害物の有無を検知する検知範囲4B(図8の斜線部分)として算出する。検知範囲4Bは、概ね矩形を呈する。検知範囲4Bの後端は、投射範囲N1と、推定走行経路21とが重複する部分において、常用される走行速度に応じて適宜に設定すればよい。
When the
図10に示すように、車両が旋回する場合は、第二角部10bよりも、前側最外部位10cの方がさらに外側を走行することになるが、車両後方で作業する作業者は、車両の後端部21aに注意が集中し、前側最外部位10c側は注意が疎かになりやすい。その点、第三実施形態に係る障害物検知装置1Bによれば、検知範囲4Cの外側が車幅よりも外側に拡張して設定しているため、第二仮想ライン21cよりも外側、かつ、第四仮想ライン21eよりも内側の範囲(以下、この範囲を「最外径範囲」とも言う)にある障害物Gを確実に検知することができる。
As shown in FIG. 10, when the vehicle turns, the front
なお、ステアリングを大きく切った場合(前側のタイヤ11の切れ角が大きい場合)は、最外径範囲の幅寸法がより大きくなる。しかし、全てのステアリング角度に応じてこのように設定すると、外側の検知範囲を大きくしている分、例えば、壁Wの近くを転圧する場合に無駄な警報が鳴ったり、無駄に急停止してしまうおそれがある。
When the steering wheel is turned largely (when the steering angle of the
そこで、直進の場合及びステアリング角度(前側のタイヤ11の切れ角)が所定の閾値より小さい場合は、第二実施形態のように第一仮想ライン21b及び第二仮想ライン21cに基づいて推定走行経路21,21Aを算出し、ステアリング角度が所定の閾値以上の場合は、第三実施形態のように第一仮想ライン21b及び第四仮想ライン21eに基づいて推定走行経路21Aを算出して、それぞれ検知範囲を設定してもよい。これによれば、無駄に警報がなったり、無駄に急停止することをより防ぐことができる。
Therefore, when the vehicle is traveling straight and when the steering angle (steering angle of the front tire 11) is smaller than a predetermined threshold value, the estimated
また、車両が前進する場合又は後進する場合でそれぞれ異なる推定走行経路21,21Aを設定してもよい。例えば、車両が前進しながら旋回する場合は、第二実施形態のように第一仮想ライン21b及び第二仮想ライン21cに基づいて推定走行経路21を算出し、車両が後進しながら旋回する場合は、第三実施形態のように第一仮想ライン21b及び第四仮想ライン21eに基づいて推定走行経路21Aを算出して、それぞれ検知範囲を設定してもよい。逆に、車両が前進しながら旋回する場合は、第三実施形態のように第一仮想ライン21b及び第四仮想ライン21eに基づいて推定走行経路21Aを算出し、車両が後進しながら旋回する場合は、第二実施形態のように第一仮想ライン21b及び第二仮想ライン21cに基づいて推定走行経路21を算出して、それぞれ検知範囲を設定してもよい。
Also, different estimated
また、念のため付言するが、第二実施形態、第三実施形態においても、第一実施形態と同じように、制御装置3が障害物があると判定したとき、車両にブレーキをかけるブレーキ手段(例えば、HSTブレーキ、パーキングブレーキ装置、ドラムブレーキ装置等)を設けてもよい。また、第二実施形態、第三実施形態においても、第一実施形態と同じように、走行速度によって変化する車両の限界制動距離Tに準じて、ブレーキの開始タイミングを変化させるように設定してもよい。
Also, just to be sure, in the second embodiment and the third embodiment, as in the first embodiment, when the
なお、第二実施形態及び第三実施形態では、物体検知センサとして投射及び反射を利用して物体までの距離を測定することができるTOF(Time Of Flight)方式の距離画像センサ(3D距離センサ)2を例示したがこれに限定されるものではない。物体検知センサとしては、例えば、所定範囲内における物体を検知可能な超音波方式、マイクロ波式、レーザー光方式、赤外線方式、レーダー方式、ライダー方式、ステレオカメラ方式、単眼カメラ方式等のセンサであってもよい。 In the second and third embodiments, the TOF (Time Of Flight) type distance image sensor (3D distance sensor) 2 capable of measuring the distance to an object using projection and reflection is illustrated as an object detection sensor, but the present invention is not limited to this. The object detection sensor may be, for example, an ultrasonic sensor, microwave sensor, laser light sensor, infrared sensor, radar system, lidar system, stereo camera system, monocular camera system, or the like that can detect an object within a predetermined range.
1 障害物検知装置
1A 障害物検知装置
2 距離画像センサ(物体検知センサ)
3 制御装置
4 検知範囲
4A 検知範囲
4B 検知範囲
5 非検知範囲
6 ブレーキ手段
7 車速センサ
8 角度センサ
10 タイヤローラ(建設車両)
21 推定走行経路
21A 推定走行経路
1
3
21
Claims (4)
所定範囲内における障害物を検知する物体検知センサと、
前記建設車両の回転半径に基づいて前記建設車両の推定走行経路を算出するとともに、前記物体検知センサの検知結果に基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記物体検知センサの投射範囲と前記推定走行経路とが重複する範囲を前記障害物の有無を検知する検知範囲とし、重複しない範囲を検知範囲外として設定されており、
前記検知範囲は、
直進する場合、前記建設車両の車幅寸法と略同じ幅寸法となるように設定されており、
旋回する場合、前記建設車両の最外径に対応するように、当該検知範囲の外側が車両幅よりも拡張して設定されていることを特徴とする建設車両の障害物検知装置。 An obstacle detection device mounted on a construction vehicle,
an object detection sensor that detects an obstacle within a predetermined range;
a control device that calculates an estimated travel route of the construction vehicle based on the turning radius of the construction vehicle and determines the presence or absence of an obstacle based on the detection result of the object detection sensor;
The control device sets a range in which the projection range of the object detection sensor and the estimated travel route overlap as a detection range for detecting the presence or absence of the obstacle, and a non-overlapping range as a non-detection range,
The detection range is
When traveling straight, the width is set to be approximately the same as the width of the construction vehicle,
An obstacle detection device for a construction vehicle, wherein an outer side of the detection range is set wider than a width of the vehicle so as to correspond to an outermost diameter of the construction vehicle when turning.
前記ブレーキ手段は、走行用ポンプと走行用モータの閉回路に作用するHSTブレーキであることを特徴とする請求項2に記載の建設車両の障害物検知装置。 The construction vehicle is a compaction roller,
3. The obstacle detection device for a construction vehicle according to claim 2 , wherein said braking means is an HST brake acting on a closed circuit of a running pump and a running motor.
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