JP7473740B2 - 作業機械および作業機械システム - Google Patents

Description

本発明は、作業機械および作業機械システムに関する。

背景技術として、特開２０１９－６８３４６（特許文献１）がある。特許文献１には「作業車両は、作業対象が写る画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を制御装置に送信する画像送信部と、前記制御装置から操作信号を受信する操作信号受信部と、前記画像の伝送状況に応じて前記操作信号を制限する動作制御部とを備える」と記載されている。

また、別の背景技術として、特開２０１９－０６５６６１（特許文献２）がある。特許文献２には「旋回中心まわりに旋回する旋回体と、前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機とを備える積込機械を制御する積込機械制御装置であって、被積込機械の位置情報および方位情報を取得する被積込機械情報取得部と、前記位置情報および前記方位情報に基づいて、土砂を前記被積込機械に積み込むための排土位置を特定する排土位置特定部と、前記バケットを前記排土位置まで移動させる排土指示信号が入力されたときの前記バケットの位置を特定するバケット位置特定部と、前記バケットを、前記特定した位置から前記排土位置まで移動させるための操作信号を生成する操作信号生成部と、を備える積込機械制御装置」と記載されている。

特開２０１９－０６８３４６号公報 特開２０１９－０６５６６１号公報

特許文献１には、画像伝送に異常が生じ、オペレータが適切に作業機械を操作できない状況において、操作信号を制限する仕組みが記載されている。

ただし、車体操作中に操作信号を制限し、車体速度を落としたとしても、車体の慣性によって周囲の障害物と接触する場合がある。

また、特許文献２には、車体位置、方位、および放土位置を特定することで、オペレータの操作によらず運搬車両との接触を回避する仕組みが記載されている。

ただし、放土位置や車体位置、方位などを特定する装置に異常が発生した場合についても、接触が回避できることが望ましい。

そこで本発明では、作業機械に異常が発生した場合において、慣性によって車体が直ちに停止しない場合でも、周囲の障害物との接触リスクを低減することを目的とする。

本発明に係る作業機械は、走行体と、前記走行体上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及び作業具を含む多関節型の作業機と、制御装置と、を備える作業機械において、前記制御装置は、操作入力装置から出力される操作指令に応じて、前記走行体、前記旋回体及び前記作業機への操作制御指令を演算する制御指令演算部と、前記制御指令演算部の操作制御指令に応じて、前記走行体、前記旋回体および前記作業機を制御する機械制御部と、前記作業機械の外部からの信号の異常または作業機械の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部が異常を検出した場合に、前記走行体、前記旋回体および前記作業機の動作状態を判別し、前記作業機の動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更させる動作である回避動作の要否を判定する回避動作要否判定部と、前記回避動作要否判定部によって前記回避動作が必要であると判定された場合に、回避制御指令を演算し、前記機械制御部へ出力する回避制御指令部と、を備え、前記機械制御部は、前記操作制御指令よりも前記回避制御指令を優先して前記走行体、前記旋回体および前記作業機を制御することを特徴とする。
本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号２０２１－０６６４２８号の開示内容を包含する。

本発明によれば、作業機械に異常が発生した場合に、車体が周囲の障害物と接触するリスクが低減される。

実施例１のショベル。 実施例１のシステムブロック図。 実施例１のフローチャート。 実施例１の回避制御。

本実施例では、図１に示すようなショベル（作業機械）の遠隔制御において異常が発生したときの車体制御を対象とする。ショベルは、キャブ２０１を含む旋回体２０２と、走行体２０６と、ブーム２０３、アーム２０４、バケット２０５を含む作業機３０９とを備える。旋回体２０２は、走行体２０６上に旋回可能に取り付けられる。作業機３０９は、旋回体２０２に取り付けられ、ブーム２０３、アーム２０４及び作業具を含み、多関節型に構成される。作業具は、この例ではバケット２０５であるが、油圧ブレーカ・チゼル、破砕機、鉄骨鉄筋コンクリート解体機、鉄筋カッター、フォーク、フォークグラップル、搭載型油圧オーガー、草刈り機、バケットハンマ、マグネット、等であってもよい。

図２は、本実施例のシステムブロック図である。作業機械（たとえばショベル）は、制御装置３０７と、撮像装置３０８と、作業機３０９と、旋回体３１０と、走行体３１１とを備える。また、作業機械は、姿勢センサ３０３と、位置センサ３０５と、積載重量計測装置３０６とを備える。

また、本実施例に係る作業機械システムは、上述の作業機械と、作業機械の外部に設けられる操作入力装置３０１と、映像表示装置３０２と、遠隔停止信号送信装置３０４とを備える。それらは、制御装置３０７に対して信号を出力し、遠隔停止信号送信装置３０４は、作業機械の緊急停止を指令する緊急停止信号を送信する装置であり、たとえば作業機械周辺の作業者が、作業機械による事故を回避するために用いる。

操作入力装置３０１は、作業機械の一部であっても良いし、作業機械の外部に配置されてもよい。作業機械の外部に配置される場合には、操作入力装置３０１は、遠隔のオペレータの入力を受け取る。

操作入力装置３０１は、オペレータの操作に応じて操作信号を生成する操作信号生成部３３２と、操作信号を作業機械へ伝送する操作信号送信部３３３とを備える。また、作業機械は、作業機械周辺の映像を撮像する撮像装置３０８を備える。

制御装置３０７は、操作信号受信部３４２と、映像信号送信部３４１とを備える。操作信号受信部３４２は、操作信号送信部３３３が送信した操作信号を受信し、制御指令演算部３４３へ出力する。映像信号送信部３４１は、撮像装置３０８が出力する映像信号を、作業機械の外部へ（本実施例では映像表示装置３０２へ）送信する。

映像表示装置３０２は、映像信号送信部３４１が送信した映像信号を受信する映像信号受信部３２２と、オペレータに対して映像を出力する映像表示部３３１とを備える。

ショベルのオペレータは、撮像装置３０８で撮影され、映像表示装置３０２で出力される映像により、ショベル周囲の状況を確認する。また、操作入力装置３０１を介して遠隔から作業機３０９、旋回体３１０、走行体３１１を操作する。

撮像装置３０８で撮影された映像は、制御装置３０７の映像信号送信部３４１から車外へ送信され、映像表示装置３０２の映像信号受信部３２２で受信される。受信された映像信号は、映像表示部３３１を介してオペレータへ出力される。

また、操作入力装置３０１は操作レバーを有し、オペレータがレバーを操作すると、操作信号生成部３３２は、レバーの操作角を操作信号として出力する。操作信号は操作信号送信部３３３を介してショベルへ送信され、ショベルの操作信号受信部３４２で受信される。操作信号は、制御指令演算部３４３で指令圧などの操作制御指令に変換される。

制御指令演算部３４３は、操作入力装置３０１から出力される操作指令に応じて、旋回体３１０、走行体３１１、および作業機３０９への操作制御指令を演算する。

なお、制御指令演算部３４３は、操作信号だけでなく、姿勢センサ３０３でセンシングされた車体姿勢にもとづき、あらかじめ設定された特定の障害物の位置へ向かう移動を止めるように操作制御指令を補正する。特定の障害物の位置は、たとえば制御装置３０７の記憶手段等に記憶しておくことができる。ここでいう特定の障害物とは、例えば、ダンプへ土砂を積み込む際の足場である。オペレータが足場に気づかずに作業機を操作した場合、制御指令演算部３４３は、その操作に従って作業機３０９、旋回体３１０、または走行体３１１を制御した場合に、これらが足場に接触するか否かを判定する。接触すると判定した場合には、当該操作に従った制御を行わず（すなわち足場に接触することなく）、作業機３０９、旋回体３１０、または走行体３１１の動作を停止する。このような制御は、公知技術等に基づいて当業者が適宜実現することができる。なお、ダンプの位置は、時々刻々と変化するため、オペレータの操作によって障害物を回避することも有益である。

制御指令演算部３４３は、姿勢センサ３０３が検出した姿勢情報に応じて操作制御指令を演算する。たとえば、作業機械の姿勢に応じて、特定の操作を実行してよいか否かを判断し、その結果に応じて操作制御指令を出力または停止する。

機械制御部３４４は、制御指令演算部３４３の操作制御指令に応じて、作業機３０９、旋回体３１０、走行体３１１を制御する。

異常検出部３４５は、作業機械の外部からの信号の異常または作業機械の異常を検出する。

本実施例の処理を図３のフローチャートに示す。以降ではフローチャートに従って本実施例を説明する。このフローチャートに示す処理は、たとえば制御装置３０７によって実行される。

図３のステップ４０１～４０３において、異常検出部３４５は、外部からの信号の異常または作業機械の異常を検出する。

ステップ４０１では、操作信号の通信において異常の有無を判定する。ここでいう異常とは、操作信号送信部３３３と操作信号受信部３４２の間における通信における、通信途絶、所定の時間以上の通信遅延、操作信号のビットエラー、肯定応答の異常、等を含む。たとえば、異常検出部３４５は、操作信号送信部３３３と操作信号受信部３２４の間で発生した、通信遅延、通信途絶、または、通信データの欠損を、異常として検出する。異常があると判定された場合には処理はステップ４０５に進み、異常がないと判定された場合には処理はステップ４０２に進む。

ステップ４０２では、映像信号の通信において異常の有無を判定する。ここでいう異常とは、映像信号送信部３４１と映像信号受信部３２２の間における通信における、通信途絶、所定の時間以上の通信遅延、および映像信号のビットエラー、肯定応答の異常、等を含む。たとえば、異常検出部３４５は、映像信号送信部３４１と映像信号受信部３２２の間で発生した、通信遅延、通信途絶、または、通信データの欠損を、異常として検出する。異常があると判定された場合には処理はステップ４０５に進み、異常がないと判定された場合には処理はステップ４０３に進む。

このような異常検出基準により、操作信号または映像信号の通信における異常を適切に検出することができる。

ステップ４０３では、姿勢センサ３０３における異常の有無を判定する。作業機械は姿勢センサ３０３を備える。姿勢センサ３０３は、作業機械の姿勢を表す姿勢情報を検出する。姿勢センサは例えば、可変抵抗型のポテンショメータやＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）がある。異常があると判定された場合には処理はステップ４０５に進み、異常がないと判定された場合には処理はステップ４０４に進む。

制御指令演算部３４３は、姿勢センサ３０３が検出した姿勢情報に応じて操作制御指令を演算する。たとえば、作業機械の姿勢に応じて、特定の操作を実行してよいか否かを判断し、その結果に応じて操作制御指令を出力または停止する。

異常検出部３４５は、姿勢センサ３０３の信号途絶または精度悪化を異常として検出する。また、姿勢センサ３０３の異常は、センサ出力がアナログ信号であれば、断線や所定の信号レベルからの逸脱であってもよい。センサ出力がデジタル信号であれば、姿勢センサ３０３の異常は、通信途絶、所定の通信内容からの逸脱、内部異常を示す信号の受信、等であってもよい。このような検出基準により、姿勢センサ３０３の異常を適切に検出することができる。

ステップ４０４では、遠隔停止信号受信部３４６が、緊急停止信号の受信有無を判定する。遠隔停止信号受信部３４６は、緊急停止信号を受信することができる。緊急停止信号はたとえば遠隔信号として送受信される。異常があると判定された場合には処理はステップ４０５に進み、異常がないと判定された場合には処理は終了する。

ステップ４０１～４０３のいずれかにおいて、異常検出部３４５が異常を検出した場合、または、ステップ４０４において遠隔停止信号受信部３４６が緊急停止信号を受信した場合には、回避動作要否判定部３４９が、走行体３１１、旋回体３１０および作業機３０９の動作状態を判別し、回避動作の要否を判定する（後述のステップ４０５および４０６）。

このような具体的判定基準により、適切な回避動作の判定が可能となる。

たとえば、回避動作要否判定部３４９は、異常検出部３４５が異常を検出した場合に、旋回体３１０を旋回動作させる指令、走行体３１１を走行動作させる指令、またはブーム２０３を下げ方向に動作させる指令が制御指令演算部３４３から出力中であるか、または、旋回体３１０を旋回動作させる指令、走行体３１１を走行動作させる指令、またはブーム２０３を下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、異常検出部３４５が異常を検出するまでの時間が第１時間以下である場合に、回避動作が必要であると判定する。回避動作は、車体操作中に操作信号を制限し、車体速度を落としたとしても、慣性によって車体が直ちに停止しない場合でも周囲の障害物との接触を回避させるための動作であり、旋回動作、走行動作およびブームを下げる動作によってブーム、アームおよびバケットが障害物に接触するのを回避するために、ブーム、アームおよびバケットの動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更する動作、すなわち、ブーム、アームおよびバケットの障害物が存在しない所定の方向への動作であり、また、回避制御指令は、ブーム、アームおよびバケットの動作方向を障害物への接触を回避する方向へ変更させる動作の指令、すなわち、ブーム、アームおよびバケットを障害物が存在しない所定の方向へ動作させる指令であり、ブーム２０３を、（たとえば所定の時間の間）上げ方向に動作させる指令を含む。

ステップ４０５では、回避動作要否判定部３４９が、旋回体３１０の動作有無、走行体３１１の動作有無、またはブーム２０３の下げ方向への動作有無を判定する。いずれかの動作があると判定された場合には、処理はステップ４０６に進む。いずれの動作もないと判定された場合には、処理は終了する。

ステップ４０６において、作業機械の上方における構造物および／または障害物の有無を判定してもよい。構造物および／または障害物がある場合には、処理はステップ４０７に進む。構造物および／または障害物がない場合には、処理は終了する。

ステップ４０７（すなわち、回避動作要否判定部３４９によって回避動作が必要であると判定された場合）において、回避制御指令部３５０は、回避制御指令を演算し、機械制御部３４４へ出力する。

緊急停止信号についても同様とすることができる。たとえば、回避動作要否判定部３４９は、ステップ４０４において、遠隔停止信号受信部３４６が緊急停止信号を受信した場合において、旋回体３１０を旋回動作させる指令、走行体３１１を走行動作させる指令、またはブーム２０３を下げ方向に動作させる指令が制御指令演算部３４３から出力中であるか、または、旋回体３１０を動作させる指令、走行体３１１を動作させる指令、またはブーム２０３を下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、遠隔停止信号受信部３４６が緊急停止信号を受信するまでの時間が第１時間以下である場合に、回避動作が必要であると判定する。また、回避制御指令は、ブーム、アームおよびバケットの動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更させる動作の指令、すなわちブーム、アームおよびバケットを障害物が存在しない所定の方向へ動作させる指令であり、ブーム２０３を、（たとえば所定の時間の間）上げ方向に動作させる指令を含む。

このような判定基準により、空走時間（たとえば、ブーム２０３を動作する指令が出力されてから、回避動作が必要であると判定されるまでの時間）を考慮した適切な判定が可能となる。とくに、最後に出力されてからの経過時間を考慮することにより、作業機械の状態を検出するセンサを備えない変形例においても、回避動作の要否を適切に判定することができる。

具体例を、ステップ４０５を用いて説明する。ステップ４０５では、回避動作要否判定部３４９が、旋回体３１０の動作有無、走行体３１１の動作有無、およびブーム２０３の下げ方向への動作有無を判定する。いずれも、作業機３０９が車体周辺にある障害物に接触するリスクを高める動作である。

判定方法の具体例について、図４を用いて説明する。ステップ４０１～４０４において、異常が検出された時刻または緊急停止信号が受信された時刻を時刻ｔ１とする。このとき、走行体３１１の走行、旋回体３１０の旋回、またはブーム２０３の下げが最後に指令された時刻から時刻ｔ１までの時間経過をｄｔ１とする。

操作制御指令が止まった後も、車体が直ちに停止せず、動作が継続してしまう空走時間が発生する場合がある。そこで、所定の時間（第１時間）よりもｄｔ１が小さいとき、空走によって車体が周囲の障害物と接触するのを回避するための回避動作が必要であると判定する。

また、車体および／または積載物の慣性が大きい場合には、操作制御指令が止まった後の車体が直ちに停止せずに、動作が継続してしまう空走時間が長い。そこで、車格情報保持部３４８（図２）に保持された作業機械の車格および／または積載物の重量に応じた所定の時間（第２時間）よりも、ｄｔ１が小さいとき、空走によって車体が周囲の障害物と接触するのを回避するための回避動作が必要であると判定するようにしてもよい。

すなわち、制御装置３０７は、作業機械の車格情報を保持する車格情報保持部３４８を備えてもよい。および／または、作業機械は、作業機械に積載された積載物の積載重量を検出する積載重量計測装置３０６を備えてもよい。そして、回避動作要否判定部３４９は、ステップ４０１～４０３において、異常検出部３４５が異常を検出した場合に、旋回体３１０を動作する指令、またはブーム２０３を下げ方向に動作させる指令が制御指令演算部３４３から出力中であるか、または、旋回体３１０を旋回動作させる指令、またはブーム２０３を下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、異常検出部３４５が異常を検出するまでの時間が、車格情報および／または積載重量に応じた第２時間以下である場合に、空走によってブーム、アーム及びバケットが周囲の障害物と接触するのを回避するため、ブーム、アーム及びバケットの動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更させる動作、すなわち障害物が存在しない所定の方向への動作である回避動作要と判定する。また、回避制御指令は、車格情報および／または積載重量に応じた時間（第３時間）の間、ブーム、アーム及びバケットの動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更させる動作の指令、すなわち障害物が存在しない所定の方向へ動作させる指令であり、ブーム２０３を上げ方向に動作させる指令を含む。

この第３時間の間出力される回避制御指令は、アーム２０４およびバケット２０５を引き方向に動作する指令を含んでもよい。このような制御指令により、作業機３０９の旋回半径が小さくなり、周囲の障害物への接触のリスクが低減される。

緊急停止信号についても同様とすることができる。たとえば、回避動作要否判定部３４９は、ステップ４０４において、遠隔停止信号受信部３４６が緊急停止信号を受信した場合に、旋回体３１０を旋回動作させる指令、またはブーム２３０を下げ方向に動作させる指令が制御指令演算部３４３から出力中であるか、または、旋回体３１０を動作する指令、またはブーム２３０を下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、遠隔停止信号受信部３４６が緊急停止信号を受信するまでの時間が、車格情報および／または積載重量に応じた第２時間以下である場合に、回避動作要と判定する。また、回避制御指令は、車格情報および／または積載重量に応じた時間（第３時間）の間、ブーム、アーム及びバケットの動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更させる動作の指令、すなわち障害物が存在しない所定の方向へ動作させる指令であり、ブーム２０３を上げ方向に動作させる指令を含む。

このような判定基準により、空走時間の長さを考慮した適切な判定が可能となる。

ステップ４０６において、作業機械の上方、特に作業機３０９の上方における構造物および／または障害物の有無を判定してもよい。構造物および／または障害物は、たとえば、電線、橋桁、坑道内における天井、等などである。

回避動作を行ったとき、作業機３０９が上方の構造物および／または障害物に接触するおそれがある。これを回避するために、作業機械は、作業機械の位置を検出する位置センサ３０５を備える。位置センサ３０５は、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用するセンサである。なお、作業機３０９の位置を検出する場合は、作業機械に設けられたＧＮＳＳを利用し、かつ姿勢センサ３０３による作業機３０９の姿勢に基づき算出して求めることができる。

回避動作要否判定部３４９は、たとえば作業機械の上方に構造物も障害物もないときのみ、上方へ動作方向を変更させる動作、すなわち障害物が存在しない上方へ動作させる回避動作が必要であると判定する。構造物および／または障害物の有無を判定する際、まず位置センサ３０５により、作業機械の位置を取得する。

制御装置３０７は、作業エリアの位置と、その作業エリア内の各位置の上方における構造物および／または障害物の有無との対応関係を保持する、作業エリア情報保持部３４７を備える。位置毎の上方における構造物および／または障害物の有無は、あらかじめ作業エリア情報保持部３４７に保持されており、位置センサ３０５の位置情報をもとに構造物および／または障害物の有無を判定することができる。

たとえば、回避動作要否判定部３４９は、作業機械の位置と、作業エリア情報保持部３４７に保持された対応関係とに基づき、作業機械の位置の上方に構造物および／または障害物がある場合には、ステップ４０５の判定結果に関わらず（すなわち、走行体３１１、旋回体３１０および作業機３０９の動作状態に関わらず）、回避動作により障害物への接触のおそれがあるため回避動作が不要であると判定する。そうでない場合には、ステップ４０５の判定結果によって回避動作が必要であると判定する。

このような判定により、作業機械の上方に構造物および／または障害物がある場合には回避動作が抑制される。このため、構造物や障害物への接触のおそれがあるブーム２０３の上げ方向に動作する指令が抑制され、構造物および／または障害物への接触が回避される。

ステップ４０７（すなわち、回避動作要否判定部３４９によって回避動作が必要であると判定された場合）において、回避制御指令部３５０は、回避制御指令を演算し、機械制御部３４４へ出力する。

以下、回避制御指令の具体例を説明する。回避制御指令は、作業機３０９（ただしブーム２０３を除く）、旋回体３１０、および走行体３１１を停止する指令を含む。しかし、作業機械によっては（たとえばショベル）、慣性が大きく、制動距離が長いため、制動が間に合わず、障害物に接触するおそれがある。そこで、本ステップにおいて、作業機３０９を障害物への接触を回避する所定の方向へ動作方向を変更させる動作、すなわち障害物が存在しない所定の方向への動作させて作業機３０９の一部を障害物がない上方へ逃がすため、回避制御指令は、作業機３０９を障害物への接触を回避する所定の方向へ動作方向を変更させる動作の指令、すなわち障害物が存在しない所定の方向への動作させる指令であり、ブーム２０３を上げ方向に動作させる指令を含む。ブーム２０３を上げきる時間は、車格およびバケット積載物の重量に依存するため、ブーム２０３を上げ方向に動作させる指令は、積載重量計測装置３０６が出力する重量と車格情報保持部３４８が保持する車格に比例した所定時間（図４のｄｔ２）の間だけ継続するように構成することができる。このような制御により、車格および積載重量を考慮した適切な制御が可能となる。

なお、ステップ４０１～４０３において異常が検出されず、かつステップ４０４において緊急停止信号が受信されなかった場合には、ステップ４０７は実行されない。また、ステップ４０５～４０６において回避動作が不要であると判定された場合にも、ステップ４０７は実行されない。

図３の処理の後、機械制御部３４４は、操作制御指令よりも回避制御指令を優先して、旋回体３１０、走行体３１１、および作業機３０９を制御する。これによって、作業機械に異常が発生した場合に、車体が周囲の障害物と接触するリスクが低減される。

［その他の実施例］
上述の実施例１において、ステップ４０４を省略してもよい。また、ステップ４０６を省略してもよい。

１０１…操作入力装置
１０２…制御装置
１０３…作業機
１０４…旋回体
１０５…走行体
１０６…制御指令演算部
１０７…機械制御部
１０８…異常検出部
１０９…回避動作要否判定部
１１０…回避制御指令部
２０２…旋回体
２０３…ブーム
２０４…アーム
２０５…バケット（作業具）
２０６…走行体
２３０…ブーム
３０１…操作入力装置
３０２…映像表示装置
３０３…姿勢センサ
３０４…遠隔停止信号送信装置
３０５…位置センサ
３０６…積載重量計測装置
３０７…制御装置
３０８…撮像装置
３０９…作業機
３１０…旋回体
３１１…走行体
３２２…映像信号受信部
３２４…操作信号受信部
３３１…映像表示部
３３２…操作信号生成部
３３３…操作信号送信部
３４１…映像信号送信部
３４２…操作信号受信部
３４３…制御指令演算部
３４４…機械制御部
３４５…異常検出部
３４６…遠隔停止信号受信部
３４７…作業エリア情報保持部
３４８…車格情報保持部
３４９…回避動作要否判定部
３５０…回避制御指令部
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。

Claims (10)

1. 走行体と、
   前記走行体上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、
   前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及び作業具を含む多関節型の作業機と、
   制御装置と、
   を備える作業機械において、
   前記制御装置は、
   操作入力装置から出力される操作指令に応じて、前記走行体、前記旋回体及び前記作業機への操作制御指令を演算する制御指令演算部と、
   前記制御指令演算部の操作制御指令に応じて、前記走行体、前記旋回体および前記作業機を制御する機械制御部と、
   前記作業機械の外部からの信号の異常または作業機械の異常を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部が異常を検出した場合に、前記走行体、前記旋回体および前記作業機の動作状態を判別し、前記作業機の動作方向を障害物への接触を回避する所定の方向へ変更させる動作である回避動作の要否を判定する回避動作要否判定部と、
   前記回避動作要否判定部によって前記回避動作が必要であると判定された場合に、回避制御指令を演算し、前記機械制御部へ出力する回避制御指令部と、
   を備え、
   前記機械制御部は、前記操作制御指令よりも前記回避制御指令を優先して前記走行体、前記旋回体および前記作業機を制御することを特徴とする、
   作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械と、前記操作入力装置とを備える、作業機械システムであって、
   映像表示装置をさらに備え、
   前記映像表示装置は、
   映像信号送信部が送信した映像信号を受信する映像信号受信部と、
   オペレータに対して映像を出力する映像表示部とを有し、
   前記操作入力装置は、前記作業機械の外部に配置されて前記オペレータの入力を受け取り、
   前記操作入力装置は、
   前記オペレータの操作に応じて操作信号を生成する操作信号生成部と、
   操作信号を作業機械へ伝送する操作信号送信部と、
   を備え、
   前記作業機械は、作業機械周辺の映像を撮像する撮像装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記操作信号送信部が送信した前記操作信号を受信し、前記制御指令演算部へ出力する操作信号受信部と、
   前記撮像装置が出力する前記映像信号を前記作業機械の外部へ送信する前記映像信号送信部と、
   を備え、
   前記異常検出部は、前記操作信号送信部と前記操作信号受信部の間、または、前記映像信号送信部と前記映像信号受信部の間で発生した、通信遅延、通信途絶、または、通信データの欠損を異常として検出する、
   作業機械システム。
3. 前記作業機械は、前記作業機械の姿勢を表す姿勢情報を検出する姿勢センサを備え、
   前記制御装置の前記制御指令演算部は、前記姿勢センサが検出した姿勢情報に応じて前記操作制御指令を演算し、
   前記異常検出部は、前記姿勢センサの信号途絶または精度悪化を異常として検出する、請求項１に記載の作業機械。
4. 請求項１に記載の作業機械を備える、作業機械システムであって、
   前記作業機械の緊急停止を指令する緊急停止信号を送信する、遠隔停止信号送信装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記緊急停止信号を受信する遠隔停止信号受信部を備え、
   前記回避動作要否判定部は、前記遠隔停止信号受信部が緊急停止信号を受信した場合に、前記走行体、前記旋回体および前記作業機の動作状態を判別し、回避動作の要否を判定する、
   作業機械システム。
5. 前記回避動作要否判定部は、
   前記異常検出部が異常を検出した場合に、
   前記旋回体を旋回動作させる指令、前記走行体を走行動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が前記制御指令演算部から出力中であるか、または、
   前記旋回体を旋回動作させる指令、前記走行体を走行動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、前記異常検出部が異常を検出するまでの時間が第１時間以下である
   場合に、回避動作が必要であると判定し、
   前記回避制御指令は、前記ブームを上げ方向に動作させる指令を含む
   請求項１に記載の作業機械。
6. 前記回避動作要否判定部は、
   前記遠隔停止信号受信部が前記緊急停止信号を受信した場合において、
   前記旋回体を旋回動作させる指令、前記走行体を走行動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が前記制御指令演算部から出力中であるか、または、
   前記旋回体を旋回動作させる指令、前記走行体を走行動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、前記遠隔停止信号受信部が前記緊急停止信号を受信するまでの時間が第１時間以下である
   場合に、回避動作が必要であると判定し、
   前記回避制御指令は、前記ブームを上げ方向に動作させる指令を含む
   請求項４に記載の作業機械システム。
7. 前記制御装置は、前記作業機械の車格情報を保持する車格情報保持部を備え、
   前記作業機械は、前記作業機械に積載された積載物の積載重量を検出する積載重量計測装置を備え、
   前記回避動作要否判定部は、
   前記異常検出部が異常を検出した場合において、
   ‐前記旋回体を旋回動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が前記制御指令演算部から出力中であるか、または、
   ‐前記旋回体を旋回動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、前記異常検出部が異常を検出するまでの時間が、前記車格情報および前記積載重量に応じた第２時間以下である
   場合に、回避動作要と判定し、
   前記回避制御指令は、前記車格情報および前記積載重量に応じた第３時間の間、ブームを上げ方向に動作させる指令を含む、
   請求項１に記載の作業機械。
8. 前記制御装置は、前記作業機械の車格情報を保持する車格情報保持部を備え、
   前記作業機械は、前記作業機械に積載された積載物の積載重量を検出する積載重量計測装置を備え、
   前記回避動作要否判定部は、
   前記遠隔停止信号受信部が前記緊急停止信号を受信した場合に、
   ‐前記旋回体を旋回動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が前記制御指令演算部から出力中であるか、または、
   ‐前記旋回体を旋回動作させる指令、または前記ブームを下げ方向に動作させる指令が最後に出力されてから、前記遠隔停止信号受信部が前記緊急停止信号を受信するまでの時間が、前記車格情報および前記積載重量に応じた第２時間以下である場合に、回避動作要と判定し、
   前記回避制御指令は、前記車格情報および前記積載重量に応じた第３時間の間、ブームを上げ方向に動作させる指令を含む、
   請求項４に記載の作業機械システム。
9. 前記第３時間の間、出力される前記回避制御指令は、アームおよび作業具を引き方向に動作させる指令を含む、請求項７に記載の作業機械。
10. 前記作業機械は、前記作業機械の位置を検出する位置センサを備え、
    前記制御装置は、前記位置と、前記位置の上方における構造物または障害物の有無との対応関係を保持する、作業エリア情報保持部を備え、
    前記回避動作要否判定部は、前記位置と、前記対応関係とに基づき、前記位置の上方に構造物または障害物がある場合には、前記走行体、前記旋回体および前記作業機の前記動作状態に関わらず、回避動作が不要であると判定する、請求項１に記載の作業機械。

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