JP7329134B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械に関する。

従来から、検出した障害物情報を基に環境地図を生成、もしくは削除し、生成した環境地図の情報に応じて車体動作を制御する技術が存在する。

例えば、特許文献１には、障害物を検出する障害検出部と、前記障害検出部が検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成部と、前記地図作成部が記録した障害物の情報を時間経過に応じて前記環境地図から消去する障害消去部と、前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路判定部と、を備える自律移動装置が開示されている。

特開２０１９－１２５０４号公報

上記従来技術においては、車載障害物検出部の検出範囲外の障害物に対して、障害物が検出された時間および回数に応じて障害物の情報を環境地図から削除し、かつ削除速度を調整している。しかしながら、障害物が検出範囲外となった原因については必ずしも十分に考慮されておらず、障害物が車載障害物検出部の死角に入ったことによって検出範囲外となった場合には、自律移動装置と障害物との接触が懸念される。また、障害物が検出範囲外となった原因を特定できないため、自律移動装置の移動経路について、検出範囲外となった障害物を考慮した回避経路の計画が過剰となってしまうことも考えられる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、検出範囲外となった物体の情報をその原因に応じて適切に処理することができる作業機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、移動装置を有する車体と、前記車体に設けられた作業装置と、前記移動装置および前記作業装置を動作させる複数のアクチュエータと、前記車体の周囲の物体を検出する物体検出装置と、前記物体検出装置で検出された物体の情報に基づいて、前記車体の周囲に存在する物体に関する情報を含む環境地図を作成し、作成した前記環境地図に基づいて、前記複数のアクチュエータを動作させる制御装置とを備えた作業機械において、前記制御装置は、前記物体検出装置で検出された前記物体の検出結果に基づいて、前記物体の種別を判定するとともに、前記物体の移動方向を予測し、前記物体の種別および移動方向とに基づいて、前記物体検出装置により検出された物体であって前記物体検出装置の検出範囲外に移動したと判定された前記物体に関する情報を前記環境地図から削除するものとする。

本発明によれば、検出範囲外となった物体の情報をその原因に応じて適切に処理することができる。

第１の実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す斜視図である。 油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。 油圧ショベルに搭載される制御装置の処理機能の一部を模式的に示す機能ブロック図である。 制御装置における物体情報削除処理の処理内容を示すフローチャートである。 環境地図の一例を示す図である。 図５に示す環境地図に対応する車体の周囲の様子を模式的に示す上面図である。 作業機械である油圧ショベルの可動範囲を示す図である。 車体が旋回した場合における環境地図の生成と、障害物の情報の削除判断方法について説明する図である。 車体が停止した状態において移動物体が死角に移動した場合の障害物情報の削除判断方法について説明する図である。 車体が停止した状態において移動物体が死角に移動した場合の障害物情報の削除判断方法について説明する図である。 第２の実施の形態における油圧ショベルに搭載される制御装置の処理機能の一部を模式的に示す機能ブロック図である。 環境障害物検出装置の検出範囲を模式的に示す上面図である。 第３の実施の形態に係る作業機械であるホイールローダの可動範囲を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の実施の形態では、作業機械として、フロント作業機（作業装置）を備える油圧ショベルを例示して説明するが、ホイールローダやクレーンのような作業装置を備える他の作業機械にも本発明を適用することが可能である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図１０を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す斜視図であり、図２は側面図である。また、図３は、油圧ショベルに搭載される制御装置の処理機能の一部を模式的に示す機能ブロック図である。

図１及び図２において、油圧ショベル１００は、油圧ショベル１００は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９、バケット（作業具）１０）を連結して構成された多関節型のフロント作業機２４と、車体を構成する上部旋回体２２及び下部走行体２０とを備え、上部旋回体２２は旋回機構２１を介して下部走行体２０に対して旋回可能に設けられている。旋回機構２１は、旋回モータ２３と車体旋回角度検出装置２７とを有しており、旋回モータ２３によって上部旋回体２２が下部走行体２０に対して旋回駆動され、車体旋回角度検出装置２７によって下部走行体２０に対する旋回角度が検出される。

フロント作業機２４のブーム８の基端は上部旋回体２２の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム９の一端はブーム８の基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム９の他端にはバケット１０が垂直方向に回動可能に支持されている。ブーム８、アーム９、バケット１０、上部旋回体２２、及び下部走行体２０は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回モータ２３、及び左右の走行モータ３（ただし、一方の走行モータのみを図示する）によりそれぞれ駆動される。

ここで、上部旋回体２２の旋回中心軸２５と上部旋回体２２の下面との交点を原点とし、旋回中心軸２５に沿って上方を正とするｚ軸を、原点からｚ軸に垂直となる前後方向に前方を正とするｘ軸を、原点からｚ軸およびｘ軸に垂直となる左右方向に右方向を正とするｙ軸を有する車体座標系を設定する。

上部旋回体２２の前方左側には、オペレータが搭乗するキャブ２が搭載されている。また、上部旋回体２２には、油圧ショベル１００の全体の動作を制御する制御装置４４が配置されている。キャブ２には、油圧アクチュエータ５～７，２３を操作するための操作信号を出力する操作レバー（操作装置）２ａ，２ｂが設けられている。図示はしないが操作レバー２ａ，２ｂはそれぞれ前後左右に傾倒可能であり、操作信号であるレバーの傾倒量、すなわちレバー操作量を電気的に検知する図示しない検出装置を含み、検出装置が検出したレバー操作量を制御装置４４（後述）に電気配線を介して出力する。つまり、操作レバー２ａ，２ｂの前後方向または左右方向に、油圧アクチュエータ５～７，２３の操作がそれぞれ割り当てられている。

ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回モータ２３及び左右の走行モータ３の動作制御は、図示しないエンジンや電動モータなどの原動機によって駆動される油圧ポンプ装置から各油圧アクチュエータ３，５～７，２３に供給される作動油の方向及び流量をコントロールバルブなどで制御することにより行う。コントロールバルブは、操作レバー２ａ，２ｂからの操作信号に基づいて制御装置４４により動作制御され、これによって各油圧アクチュエータ５～７，２３の動作が制御される。

ブーム８の基部、ブーム８とアーム９との接続部、及びアーム９とバケット１０との接続部には、それぞれ、姿勢センサ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが取り付けられている。姿勢センサ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、例えば、ポテンショメータのような機械式の角度センサである。図２に示すように、姿勢センサ３４Ａは、ブーム８の長手方向（両端の回動中心を結ぶ直線）とｘ－ｙ平面とのなす角度β１を測定して制御装置４４へ送信する。また、姿勢センサ３４Ｂは、ブーム８の長手方向（両端の回動中心を結ぶ直線）とアーム９の長手方向（両端の回動中心を結ぶ直線）とのなす角度β２を測定して制御装置４４へ送信する。また、姿勢センサ３４Ｃは、アーム９の長手方向（両端の回動中心を結ぶ直線）とバケット１０の長手方向（回動中心と爪先を結ぶ直線）とのなす角度β３を測定して制御装置４４へ送信する。ここで、車体旋回角度検出装置２７及び姿勢センサ３４Ａ～３４Ｃは、上部旋回体２２及びフロント作業機２４の姿勢情報を検出する姿勢情報検出装置３５を構成する。

なお、本実施の形態においては、フロント作業機２４の揺動中心３８（ブーム８の上部旋回体２２との接続部）は、旋回中心軸２５とは異なる位置に配置されている場合を例示して説明するが、旋回中心軸２５と揺動中心３８とが交差するように配置しても良い。

また、本実施の形態においては、姿勢情報検出装置３５として角度センサなどを用いる場合を例示して説明したが、車体旋回角度検出装置２７及び姿勢センサ３４Ａ～３４Ｃとして、慣性計測装置（IMU: Inertial Measurement Unit）を用いても良い。また、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、及びバケットシリンダ７にそれぞれストロークセンサを配置し、ストローク変化量から上部旋回体２２やブーム８、アーム９、及びバケット１０の各接続部分における相対的な向き（姿勢情報）を算出し、その結果から各角度を求めるように構成してもよい。

上部旋回体２２には、車体（上部旋回体２２、下部走行体２０）の周囲の物体を検出する複数（例えば４つ）の車載障害物検出装置２６が配置されている。車載障害物検出装置２６の設置位置や数は特に本実施の形態の例に限定されるものではなく、車体の全方向（すなわち、油圧ショベル１００の周囲３６０度）の視野を確保できれば良い。本実施の形態においては、４つの車載障害物検出装置２６が、キャブ２の上部、上部旋回体２２の左側方、右側方前部、及び、右側方後部にそれぞれ設置され、車体の周囲３６０度の視野を網羅している場合を例示して説明する。車載障害物検出装置２６は、例えば、ＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging、レーザー画像検出と測距）技術を用いたセンサであり、油圧ショベル１００の周囲にある物体を検出し、その座標データを制御装置４４に送信する。

図２に示したフロント作業機長Ｒは、旋回中心軸２５からフロント作業機２４の先端までの距離Ｒである。ブーム８、アーム９、及びバケット１０の長さを、それぞれＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。ｘ－ｙ面と、ブーム８の長手方向とのなす角度β１が、姿勢センサ３４Ａにより測定される。ブーム８とアーム９とのなす角度β２、及びアーム９とバケット１０とのなす角度β３が、それぞれ姿勢センサ３４Ｂ、３４Ｃにより測定される。ｘ－ｙ面から揺動中心３８までの高さＺ０は、予め求められている。また、旋回中心軸２５から揺動中心３８までの距離Ｌ０も予め求められている。角度β１及び角度β２から、ｘｙ面とアーム９の長手方向とのなす角度β２ａを計算することができる。角度β１、角度β２、β３から、ｘｙ面とバケット１０の長手方向とのなす角度β３ｂを計算することができる。すなわち、フロント作業機長Ｒは、以下の（式１）により計算することができる。
Ｒ＝Ｌ０＋Ｌ１ｃｏｓβ１＋Ｌ２ｃｏｓβ２ａ＋Ｌ３ｃｏｓβ３ｂ ・・・（式１）

図３において、制御装置４４は、地図作成部５１、地図記録部５２、経路判定部５３、種別判定部５４、移動方向判定部５５、検知情報記録部５６、動作方向演算部５７、及び、障害物削除部５８を備えている。
えている。

地図作成部５１は、車載障害物検出装置２６が検出した物体（障害物）の位置情報を基に、車体の周囲に存在する物体の情報を含む環境地図を作成し、作成した環境地図を地図記録部５２に送信する。なお、本実施の形態における障害物とは、車体の周囲に存在する物体であって、地面を除く物体であり、例えば、他の作業機械や作業員などの移動物体、或いは、建造物や一定以上の大きさの岩石などの物体、或いは、標識などの固定物である。

種別判定部５４は、車載障害物検出装置２６が検出した障害物の種別を判定し、判定結果を障害物削除部５８へ送信する。なお、種別判定部５４における種別の判定では、例えば、車載障害物検出装置２６で得られる画像に対して画像認識等のパターンマッチング技術を用い、事前に準備した種別選択済みの物体の画像と比較することで、最も類似する物体の種別を車載障害物検出装置２６で検出した障害物の種別として判定する。

移動方向判定部５５は、車載障害物検出装置２６で検出した物体の位置情報と検出方位とに基づいて、その物体（障害物）が移動すると予想される移動方向および移動速度から、移動方向が死角（後述）か否かを判定し、判定結果を障害物削除部５８へ送信する。移動方向判定部５５における移動方向の判別では、例えば、時間（ｔ－１）において検出した物体の位置と時間（ｔ）で検出した同一の物体の位置との差分から、移動した距離、移動速度、及び方位（移動方向）を演算する。

検知情報記録部５６は、車載障害物検出装置２６で検出した障害物の位置、検出時間、検出方位、および障害物を検出した車載障害物検出装置２６の位置を記録し、それらの情報を障害物削除部５８へ送信する。

動作方向演算部５７は、姿勢情報検出装置３５で演算したフロント作業機長Ｒおよび旋回角度の情報に基づいて、フロント作業機２４（バケット（作業具）１０））や車体（上部旋回体２２、下部走行体２０）の動作方向を演算し、演算結果を障害物削除部５８に送信する。動作方向演算部５７における動作方向の演算では、例えば、制御装置４４における単位処理時間における１ステップ前の情報と現在の情報との差分から、フロント作業機２４や車体の動作方向を演算する。

地図記録部５２は、地図作成部５１で作成された環境地図を記録する。また、障害物削除部５８より削除依頼を受け取った障害物の情報を環境地図から削除する。

障害物削除部５８は、種別判定部５４、移動方向判定部５５、検知情報記録部５６、及び動作方向演算部５７より得た情報を基に、環境地図から削除する障害物の情報を決定し、その障害物の情報の削除依頼を地図記録部５２に送信する。

経路判定部５３は、地図記録部５２に記録された環境地図を参照し、オペレータが操作レバー２を操作することにより入力する経路を補正、もしくは目標位置までの移動経路を演算し、アクチェータ３に対して動作指令を出力する。

以上のように構成した本実施の形態において、制御装置４４は、姿勢情報検出装置３５で検出された姿勢情報に基づいて、車体およびフロント作業機２４の動作方向を演算し、車載障害物検出装置２６で検出された物体の検出結果に基づいて、物体の種別を判定するとともに、物体の移動方向を予測し、車体およびフロント作業機２４の動作方向と、物体の種別および移動方向とに基づいて、車載障害物検出装置２６により検出された物体であって車載障害物検出装置２６の検出範囲外に移動した物体に関する情報を環境地図から即時削除する物体情報削除処理を行う。

図４は、制御装置における物体情報削除処理の処理内容を示すフローチャートである。なお、以下で説明する処理は障害物ごとに行われる。

図４において、制御装置４４は、車載障害物検出装置２６によって障害物が検出されているか否かを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、障害物が検出されていない場合には処理を終了する。

また、ステップＳ１１０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、車載障害物検出装置２６によって障害物が検出されている場合には、地図作成部５１で環境地図を作成し(ステップＳ１２０)、作成した環境地図を地図記録部５２で記録する（ステップＳ１３０）。なお、地図記録部５２に記録されている環境地図には、地図作成部５１で新たに作成される環境地図に含まれる障害物の情報が蓄積されて記録される。

図５は、環境地図の一例を示す図である。また、図６は、図５に示す環境地図に対応する車体の周囲の様子を模式的に示す上面図である。

図５に示すように、環境地図は、車載障害物検出装置２６で得られた障害物３７の座標、形状、および情報の信頼度をもとに作成される。また、図６に示すように、車載障害物検出装置２６の検出範囲２６Ａ～２６Ｄにおいて検出される障害物３７の情報が環境地図に記録される。なお、本実施の形態においては、車載障害物検出装置２６の検出範囲２６Ａ～２６Ｄの外側、すなわち、検出不能な範囲を死角と称する。

環境地図は、例えば、車体の周囲に１０ｃｍ×１０ｃｍの格子を設定した場合の各格子点に対応する位置における障害物３７の存在確率を各格子点の値として記録したものである。環境地図に記録される障害物３７の存在確率は、車載障害物検出装置２６で検出した際の情報の信頼度および形状にて決定される。すなわち、障害物３７の存在確率は、その中心位置の存在確率が最も高く（例えば、存在確率＝１００％）であり、中心位置から離れるにつれて放射方向に存在確率が徐々に低減し、ある距離で存在しない状態（例えば、存在確率＝０％）となる。

環境地図は、例えば、障害物との接触を防止する接触防止機能や、障害物を回避しながら目標位置までの移動経路を演算する移動経路計画機能にて使用しても良い。すなわち、例えば、経路判定部５３は、環境地図における障害物の存在確率を基に障害物が存在する可能性の高い位置を推定し、バケット１０を現在位置から目標位置までの間で最も障害物の存在確率が低い経路を判定し、その経路にそってバケット１０が移動するようにアクチュエータ２３，５，６，７に指示信号を出力する。また、環境地図は、手動および半自動運転時にも、オペレータへ表示や、障害物３７の存在確率に基づく衝突を軽減する処理などに用いることもできる。なお、図５においては、便宜上、環境地図における障害物３７の存在確率を１種類のハッチングで表現しているが、例えば、オペレータに提示するような場合には、濃色になるほど存在確率が高く、淡色になるほど存在確率が低くなるような配色によって存在確率を表現してもよい。

図４に戻り、ステップＳ１３０の処理が終了すると、続いて、障害物３７が可動範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、障害物３７が可動範囲外で検出された場合には、その障害物３７に係る情報（存在確率）を環境地図から即時削除するように地図記録部５２に削除指示が送信され（ステップＳ１４１）、処理を終了する。

図７は、作業機械である油圧ショベルの可動範囲を示す図である。

図７において、油圧ショベル１００のフロント作業機２４に係る可動範囲２４Ａは、フロント作業機長Ｒが最も長い姿勢をとる場合において、上部旋回体２２が３６０度旋回した場合にフロント作業機２４が到達可能な範囲となる。また、下部走行体２０に係る可動範囲２０Ａは、油圧ショベル１００の走行時に例えばＴ秒間で車体が到達可能な範囲となる。また、可動範囲２０Ａ，２４Ａを統合した可動範囲を油圧ショベル１００に係る可動範囲１００Ａとする。

図４に戻り、ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合には、障害物が車体動作によって死角に移動したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０での判定結果がＮＯの場合には、その障害物３７に係る情報（存在確率）を環境地図に保持し（ステップＳ１６１）し、処理を終了する。

また、ステップＳ１５０での判定結果がＹＥＳの場合には、障害物が移動物体であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合には、その障害物３７に係る情報（存在確率）を環境地図に保持し（ステップＳ１６１）、処理を終了する。

また、ステップＳ１６０での判定結果がＹＥＳの場合には、障害物（移動物体）が移動中であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ステップＳ１７０での判定結果がＹＥＳの場合には、障害物の存在確率をｎ／ａ秒保持した後（ステップＳ１８０）、存在確率をｍ／ｂ秒の時間をかけて削除（すなわち、０（ゼロ）まで低減）し（ステップＳ１９０）、処理を終了する。また、ステップＳ１７０での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１５１の処理に進む。

ここで、上記の処理についてさらに詳細に説明する。

図８は、車体が旋回した場合における環境地図の生成と、障害物の情報の削除判断方法について説明する図である。

例えば、障害物（図６の障害物３７、図８の固定物体３９、移動物体４０Ａなど）が移動していない状態において、車体が旋回し、可動範囲２４Ａ内の障害物が車載障害物検出装置２６の検出範囲２６Ａ～２６Ｄから外れた場合、障害物の種別にかかわらず、存在確率を保持する。一方で、可動範囲２４Ａ外の障害物に関しては、障害物の種別にかかわらず、存在確率を即時削除する。

また、車体が移動先で一定時間、例えばn秒間停止し、旋回動作を実施しなかった場合は、障害物の種別に応じて存在確率を削除するかを判断する。例えば、障害物を移動する障害物（移動物体４０Ａ）と固定された障害物（固定物体３９）に分けるとする。移動物体４０Ａは主に作業員や他機を表し、固定物体３９は柱や壁、またはコーンなどを表すとする。

固定物体３９はn秒間経過後においても過去に検出した位置より移動する可能性は低いため、検出範囲２６Ａ～２６Ｄ外となった場合でも存在確率を削除する必要はない。一方、移動物体４０Ａはn秒間後に過去に検出した位置から移動している可能性が高い。検出した位置から移動した可能性の高い移動物体４０Ａの存在確率を維持すると、経路計画時に効率的な経路を生成できない可能性がある。そこで、ｎ秒経過後の移動物体４０Ａに対しては、存在確率を削除する。ここで、例えばn秒は平均的なオペレータが油圧ショベル１００を操作し、掘削と積込み動作を実施する時間以上とする。

また、ｎ秒経過後の移動物体４０Ａを判別し、徐々に存在確率を低下させ、ｍ秒後に完全に削除する。ｍ秒は移動物体４０Ａの元々の存在確率や車体との距離に応じて決定する。例えば、油圧ショベル１００の可動範囲２４Ａ外等の車体から離れた位置に存在する移動物体４０Ａは、車体との接触リスクが低いため、削除速度を速める。一方、油圧ショベル１００の可動範囲２４Ａ内等の車体近辺に存在する移動物体４０Ａは、車体との接触リスクが高いため、削除する速度を遅くする。

また、例えば存在確率の低い移動物体４０Ａに関しては、ｎ秒後に検出位置に存在する可能性が極めて低いため、削除速度を速くする。一方、例えば存在確率の高い移動物体４０Ａに関しては、ｎ秒後に検出位置近辺に存在する可能性が残っているため、削除速度を遅くする。

なお、例えば異なる車載障害物検出装置２６にて同じ障害物３７を検出した場合、信頼度が高い情報を優先して削除判断を実施する。また、障害物３７情報の信頼度が低く、障害物３７の種別を判定しにくい場合は移動物体４０Ａとして扱う。

図９及び図１０は、車体が停止した状態において移動物体が死角に移動した場合の障害物情報の削除判断方法について説明する図である。

図９では例えば、移動物体４０Ａが自ら検出範囲の隙間の死角へ移動した場合、存在確率をｎ秒間保持し、時間経過に応じて徐々に削除する。一方、図１０では移動物体４０Ａが油圧ショベル１００の可動範囲２４Ａ外へ移動する移動物体４０Ａに関しては、車両と衝突するリスクが低いため、障害物３７の存在確率を即時削除する。

なお、車体が旋回行動を実施し（図８参照）、かつ、移動物体４０Ａが自ら移動して検出範囲外へ移動した場合は（図９参照）、動作方向演算部５７にて車体の動作方向を演算し、障害物削除部５８は移動方向判定部５５および動作方向演算部５７から得た移動物体４０Ａの移動方向および車体動作方向から存在確率の削除速度を演算する。例えば、移動物体４０Ａが可動範囲２４Ａ外の方向へ移動し、検出範囲外へ移動するよりも先に車体の旋回動作によって死角へ移動した場合は、移動物体４０Ａが車体から離れようとしていると判断し、存在確率をｎ／ａ秒間保持し、ｍ／ｂ秒間で削除する。なお、変数ａ，ｂは１以上の調整値であり、車体と最後に検出した移動物体４０Ａの位置に応じて変わり、車体から遠いほど値は大きくなる。また、例えば、移動物体４０Ａが死角方向へ移動し、検出範囲外へ移動するよりも先に車体の旋回動作によって死角へ移動した場合は、前途した通り、ｎ秒間存在確率を保持し、ｍ秒間後に削除する。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

従来技術においては、車載障害物検出部の検出範囲外の障害物に対して、障害物が検出された時間および回数に応じて障害物の情報を環境地図から削除し、かつ削除速度を調整している。しかしながら、障害物が検出範囲外となった原因については必ずしも十分に考慮されておらず、障害物が車載障害物検出部の死角に入ったことによって検出範囲外となった場合には、車体と障害物との接触が懸念される。また、障害物が検出範囲外となった原因を特定できないため、車体の移動経路について、検出範囲外となった障害物を考慮した回避経路の計画が過剰となってしまうことも考えられる。

これに対して本実施の形態においては、姿勢情報検出装置３５で検出された姿勢情報に基づいて、車体および作業装置の動作方向を演算し、車載障害物検出装置２６で検出された物体の検出結果に基づいて、物体の種別を判定するとともに、物体の移動方向を予測し、車体および作業装置の動作方向と、物体の種別および移動方向とに基づいて、車載障害物検出装置２６により検出された物体であって車載障害物検出装置２６の検出範囲外に移動した物体に関する情報を環境地図から即時削除するように構成したので、検出範囲外となった物体の情報をその原因に応じて適切に処理することができ、安全性の低下を抑制しつつ作業効率の向上を図ることができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１１及び図１２を参照しつつ説明する。

第１の実施の形態では、車載障害物検出装置２６を用いて物体（障害物）を検出する場合を示したが、本実施の形態は、他の障害物検出装置（環境障害物検出装置４１）においても物体（障害物）を検知する場合を示すものである。

図１１は、本実施の形態における油圧ショベルに搭載される制御装置の処理機能の一部を模式的に示す機能ブロック図である。また、図１２は、環境障害物検出装置の検出範囲を模式的に示す上面図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１１及び図１２に示すように、油圧ショベル１００の周囲には、車体（上部旋回体２２、下部走行体２０）の周囲の物体を検出する複数（例えば６つ）の環境障害物検出装置４１が配置されている。環境障害物検出装置４１は、主に油圧ショベル１００の可動範囲２４Ａ内の死角を低減することを目的に設置されるものである。環境障害物検出装置４１の設置位置や数は特に本実施の形態の例に限定されるものではない。環境障害物検出装置４１は、例えば、三脚等を備えた自立型のＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging、レーザー画像検出と測距）技術を用いたセンサやカメラなどであり、油圧ショベル１００の周囲にある物体を検出し、その座標データを制御装置４４に送信する。

本実施の形態においては、環境障害物検出装置４１は、検出した障害物３７（移動物体４０Ａ）の位置、検出時間、検出方位を制御装置４４に送信する。種別判定部５４、移動方向判定部５５、検知情報記録部５６では、それぞれ車載障害物検出装置２６および環境障害物検出装置４１にて検出した障害物３７（移動物体４０Ａ）のより信頼度の高い情報を優先して使用し、判定および記録する。

環境障害物検出装置４１は、油圧ショベル１００の動作に影響されないため、検出範囲４１Ａ～４１Ｆ内の障害物３７（移動物体４０Ａ）を常に監視することが可能である。そのため、より広範囲で障害物３７（移動物体４０Ａ）の位置を検出可能であり、例えば、油圧ショベル１００の可動範囲２４Ａ内のすべてを車載障害物検出装置２６と環境障害物検出装置４１にて検出可能な場合、障害物削除部５８は可動範囲２４Ａ外の障害物３７（移動物体４０Ａ）の存在確率をすべて即時削除する。

その他の構成については第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図１３を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、作業機械として、例えば、ホイールローダ等の車輪タイプの作業機械を用いる場合を示すものである。

図１３は、作業機械であるホイールローダの可動範囲を示す図である。

図１３において、ホイールローダ２００の可動範囲２００Ａは、ハンドルを左右に限界まで切った状態でＴ秒間に前後方向に移動可能な範囲を範囲となる。

その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

２…キャブ、２ａ，２ｂ…操作レバー（操作装置）、３…走行モータ、５…ブームシリンダ、６…アームシリンダ、７…バケットシリンダ、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、２０…下部走行体、２０Ａ…可動範囲、２１…旋回機構、２２…上部旋回体、２３…旋回モータ、２４…フロント作業機、２６…車載障害物検出装置、２６Ａ～２６Ｄ…検出範囲、２７…車体旋回角度検出装置、３４Ａ～３４Ｃ…姿勢センサ、３５…姿勢情報検出装置、３７…障害物、３８…揺動中心、３９…固定物体、４０Ａ…移動物体、４１…環境障害物検出装置、４１Ａ～４１Ｆ…検出範囲、４４…制御装置、５１…地図作成部、５２…地図記録部、５３…経路判定部、５４…種別判定部、５５…移動方向判定部、５６…検知情報記録部、５７…動作方向演算部、５８…障害物削除部、１００…油圧ショベル、１００Ａ…可動範囲、２００…ホイールローダ、２００Ａ…可動範囲

Claims (8)

1. 移動装置を有する車体と、
   前記車体に設けられた作業装置と、
   前記移動装置および前記作業装置を動作させる複数のアクチュエータと、
   前記車体の周囲の物体を検出する物体検出装置と、
   前記物体検出装置で検出された物体の情報に基づいて、前記車体の周囲に存在する物体に関する情報を含む環境地図を作成し、作成した前記環境地図に基づいて、前記複数のアクチュエータを動作させる制御装置とを備えた作業機械において、
   前記環境地図に含まれる前記物体に関する情報は、前記物体検出装置による検出の信頼性に応じて定められる前記物体の検出位置における存在確率を含んでおり、
   前記制御装置は、
   前記物体検出装置で検出された前記物体の検出結果に基づいて、前記物体の種別を判定するとともに、前記物体の移動方向を予測し、
   前記物体の種別および移動方向に基づいて、前記物体検出装置により検出された物体であって前記物体検出装置の検出範囲外に移動したと判定された前記物体に関する情報を前記環境地図から削除するときに、
   前記物体検出装置により前記車体および前記作業装置の可動範囲内で検出され、種別が移動物体であると判別された物体であって、前記車体および前記作業装置の動作によって前記物体検出装置の検出範囲外に移動した前記物体に関する情報を予め定めた一定時間の間だけ保持し、その後、徐々に存在確率を低減させ、
   前記物体検出装置により検出された際の前記物体の存在確率が低いほど、前記物体に関する情報の保持時間を短くするとともに、存在確率の低減速度を速くすることを特徴とする作業機械。
2. 移動装置を有する車体と、
   前記車体に設けられた作業装置と、
   前記移動装置および前記作業装置を動作させる複数のアクチュエータと、
   前記車体の周囲の物体を検出する物体検出装置と、
   前記物体検出装置で検出された物体の情報に基づいて、前記車体の周囲に存在する物体に関する情報を含む環境地図を作成し、作成した前記環境地図に基づいて、前記複数のアクチュエータを動作させる制御装置とを備えた作業機械において、
   前記環境地図に含まれる前記物体に関する情報は、前記物体検出装置による検出の信頼性に応じて定められる前記物体の検出位置における存在確率を含んでおり、
   前記制御装置は、
   前記物体検出装置で検出された前記物体の検出結果に基づいて、前記物体の種別を判定するとともに、前記物体の移動方向を予測し、
   前記物体の種別および移動方向に基づいて、前記物体検出装置により検出された物体であって前記物体検出装置の検出範囲外に移動したと判定された前記物体に関する情報を前記環境地図から削除する場合に、
   前記物体検出装置により検出された前記物体の前記車体および前記作業装置との距離が遠いほど、前記物体に関する情報の保持時間を短くするとともに、存在確率の低減速度を速くすることを特徴とする作業機械。
3. 移動装置を有する車体と、
   前記車体に設けられた作業装置と、
   前記移動装置および前記作業装置を動作させる複数のアクチュエータと、
   前記車体の周囲の物体を検出する物体検出装置と、
   前記物体検出装置で検出された物体の情報に基づいて、前記車体の周囲に存在する物体に関する情報を含む環境地図を作成し、作成した前記環境地図に基づいて、前記複数のアクチュエータを動作させる制御装置とを備えた作業機械において、
   前記環境地図に含まれる前記物体に関する情報は、前記物体検出装置による検出の信頼性に応じて定められる前記物体の検出位置における存在確率を含んでおり、
   前記制御装置は、
   前記物体検出装置で検出された前記物体の検出結果に基づいて、前記物体の種別を判定するとともに、前記物体の移動方向を予測し、
   前記物体の種別および移動方向に基づいて、前記物体検出装置により検出された物体であって前記物体検出装置の検出範囲外に移動したと判定された前記物体に関する情報を前記環境地図から削除する場合に、
   前記物体検出装置により検出された前記物体の移動速度が速いほど、前記物体に関する情報の保持時間を長くするとともに、存在確率の低減速度を遅くすることを特徴とする作業機械。
4. 請求項１～３の何れか１項記載の作業機械において、
   前記車体および前記作業装置の姿勢に関する情報である姿勢情報を検出する姿勢情報検出装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記姿勢情報検出装置で検出された前記姿勢情報に基づいて、前記車体および前記作業装置の動作方向を演算し、
   前記車体および前記作業装置の動作方向に基づいて、前記物体に関する情報を削除することを特徴とする作業機械。
5. 請求項４記載の作業機械において、
   前記制御装置は、
   前記姿勢情報検出装置で検出された前記姿勢情報に基づいて前記車体および前記作業装置の可動範囲を演算し、
   前記環境地図に含まれる前記物体に関する情報のうち、前記車体および前記作業装置の可動範囲外の物体に関する情報を削除することを特徴とする作業機械。
6. 請求項１～３の何れか１項記載の作業機械において、
   前記物体検出装置の検出範囲外に移動したと判定された前記物体と、
   前記車体および前記作業装置の可動範囲外に存在する前記物体とに関する情報を
   前記環境地図から削除することを特徴とする作業機械。
7. 請求項１～３の何れか１項記載の作業機械において、
   前記制御装置は、前記物体検出装置により前記車体および前記作業装置の可動範囲内で検出され、種別が固定物体であると判別された物体であって、前記車体および前記作業装置の動作によって前記物体検出装置の検出範囲外に移動したと判定された前記物体に関する情報を前記環境地図に維持することを特徴とする作業機械。
8. 請求項１～３の何れか１項記載の作業機械において、
   前記車体は、前記移動装置として設けられた下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体とからなり、
   前記車体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材からなる多関節型のフロント作業機を前記作業装置として備えたことを特徴とする作業機械。

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