JP7516209B2 - 警報制御装置及び警報管理システム - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置、及びこの警報制御装置を含んで構成された警報管理システムに関する。

操作データからドライバーのタイプを特定し、タイプに応じてドライバーの操作を支援する装置が特開２０１９－４０２４４号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１９－４０２４４号公報

例えば油圧ショベル等の操作自由度の高い汎用的な機械では、オペレータの操作次第で必要以上に所定の部位に負荷が掛かる動作状態にも移行し得る。しかし、所定の部位に過負荷が掛かる動作状態は機械にとって過酷であり、こうした過酷な動作状態に陥らないような操作がオペレータに要求される。そこで、動作状態毎に機械各部の状態量のデータを予め学習させておくことで、各部の状態量の検出値を基に現在の動作状態が過酷な動作状態又はそれに近い状態にあることを機械自身に判定させることができる。この場合、例えば機械の動作状態が過酷な動作状態に近い状態にある場合に警報等でオペレータにその旨を報知する構成とすることで、オペレータに慎重な操作を促して機械が過酷な動作状態に陥ることを抑制することができる。

ただ、機械の動作状態が過酷な動作状態に近い状態にあるからといってその後過酷な動作状態に移行するとは必ずしも限らない。そのため、機械の動作状態が過酷な動作状態に近い状態でオペレータに対して一律に同様に警報を発すると、過度な警報によりオペレータの集中を妨げて作業効率を低下させる可能性がある。また、不必要な警報が多いと警報に対するオペレータの信頼性が低下し、真に重要な警報まで軽視され兼ねない。

本発明の目的は、オペレータへの警報を適正化し、報知すべき情報をオペレータに伝えつつ必要以上の報知を抑えて作業効率を向上させることができる警報制御装置及び警報管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサと、オペレータに対して状況を報知する報知装置とを有する機械に設けられ、前記複数の状態量センサの出力に応じて前記報知装置に指令し、前記機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置であって、前記複数の状態量センサの出力をパラメータとし、前記複数の状態量センサの出力の数と同じ次元数で定義される動作特徴量空間内で前記複数の状態量センサの各出力で規定される特徴ベクトルについて前記機械の動作状態で分類した動作特徴データベースを格納した記憶装置と、前記動作特徴データベースを参照し前記複数の状態量センサの出力に基づいて所定のサイクルで前記警報について処理を実行する処理装置を含んで構成され、前記処理装置は、前記動作特徴量空間において、前記複数の状態量センサの各出力で規定される現在の特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域に属するか否かを判定し、現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属する場合、第１報知動作の実行を前記報知装置に指令し、現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属さない場合、現在の特徴ベクトルに最も近い指定領域を探索し、探索した最も近い指定領域の外側で前記最も近い指定領域から設定距離内の準指定領域に属するか否かを判定し、現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記最も近い指定領域に近ければ、前記第１報知動作と報知形態の異なる第２報知動作の実行を前記報知装置に指令し、現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、前記１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記最も近い指定領域から遠ければ、前記第１報知動作及び前記第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を前記報知装置に指令する警報制御装置を提供する。
また、本発明は、動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサと、オペレータに対して状況を報知する報知装置とを有する機械に設けられ、前記複数の状態量センサの出力に応じて前記報知装置に指令し、前記機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置であって、前記複数の状態量センサの出力をパラメータとする動作特徴量空間内で前記複数の状態量センサの出力で規定される特徴ベクトルについて前記機械の動作状態で分類した動作特徴データベースを格納した記憶装置と、前記動作特徴データベースを参照し前記複数の状態量センサの出力に基づいて所定のサイクルで前記警報について処理を実行する処理装置を含んで構成され、前記処理装置は、前記動作特徴量空間において、前記複数の状態量センサの出力で規定される現在の特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域に属するか、前記指定領域の外側で前記指定領域から設定距離内の準指定領域に属するかを判定し、現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属する場合、第１報知動作の実行を前記報知装置に指令し、現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域に近ければ、前記第１報知動作と報知形態の異なる第２報知動作の実行を前記報知装置に指令し、現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、前記１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域から遠ければ、前記第１報知動作及び前記第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を前記報知装置に指令し、前記指定動作状態で前記機械に与えられるダメージの評価値に基づいて前記準指定領域についての前記設定距離を演算し設定する警報制御装置を提供する。
また、本発明は、動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサと、オペレータに対して状況を報知する報知装置とを有する機械に設けられ、前記複数の状態量センサの出力に応じて前記報知装置に指令し、前記機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置と、前記警報制御装置との間でデータを授受するサーバとを含んで構成され、前記警報制御装置は、前記複数の状態量センサの出力をパラメータとする動作特徴量空間内で前記複数の状態量センサの出力で規定される特徴ベクトルについて前記機械の動作状態で分類した動作特徴データベースを格納した記憶装置と、前記動作特徴データベースを参照し前記複数の状態量センサの出力に基づいて所定のサイクルで前記警報について処理を実行する処理装置を含んで構成され、前記処理装置は、前記動作特徴量空間において、前記複数の状態量センサの出力で規定される現在の特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域に属するか、前記指定領域の外側で前記指定領域から設定距離内の準指定領域に属するかを判定し、現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属する場合、第１報知動作の実行を前記報知装置に指令し、現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域に近ければ、前記第１報知動作と報知形態の異なる第２報知動作の実行を前記報知装置に指令し、現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、前記１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域から遠ければ、前記第１報知動作及び前記第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を前記報知装置に指令し、前記サーバは、設定期間に前記第１報知動作が指令された回数、前記設定期間に前記第２報知動作が指令された回数、及び前記設定期間に前記第３報知動作が指令された回数を基に、前記機械の操作について評価値を演算する演算装置と、前記演算装置で演算された前記評価値を収集した評価データベースを格納するメモリとを備えている警報管理システムを提供する。

本発明によれば、オペレータへの警報を適正化し、報知すべき情報をオペレータに伝えつつ必要以上の報知を抑えて作業効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る警報制御装置を適用する機械の一例として油圧ショベルの外観を表す斜視図 図１の油圧ショベルに備わったブームシリンダ等の油圧アクチュエータを駆動する油圧システムを模式的に表した油圧回路図 図１の油圧ショベルに備わったコントローラのブロック図 本発明の第１実施形態に係る警報制御装置の機能ブロック図 図４の警報制御装置に備わった動作特徴データベースのデータセットの概要を表す模式図 動作状態判定等に用いる動作特徴量空間の領域区分の概念の説明図 図４の警報制御装置の処理装置が実行する動作状態判定の処理手順を表すフローチャート 図４の警報制御装置で生成される第１報知動作用のデータセットの概要を表す模式図 図４の警報制御装置で生成される判定用のデータセットの概要を表す模式図 図４の警報制御装置の処理装置が実行する動作傾向判定の処理手順を表すフローチャート 準指定領域の判定の概念の説明図である 油圧ショベルが指定動作状態に至る傾向の有無の判定概念の説明図である 図４の警報制御装置で生成される第２報知動作用のデータセットの概要を表す模式図 図４の警報制御装置で生成される第３報知動作用のデータセットの概要を表す模式図 報知装置による報知出力の実行手順を表すフローチャート 報知装置が実行する第１報知動作の一例の概念図 報知装置が実行する第２報知動作の一例の概念図 報知装置が実行する第３報知動作の一例の概念図 本発明の第２実施形態に係る警報制御装置の機能ブロック図 図１９の警報制御装置で生成される設定距離のデータセットの概要を表す模式図 本発に係る警報管理システムの一例の機能ブロック図

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
１．対象機械
図１は本発明の第１実施形態に係る警報制御装置を適用する機械の一例として油圧ショベルの外観を表す斜視図である。以下の説明において、運転室１４の前方（図１中の左上側）を油圧ショベルの旋回体の前方とする。本実施形態では油圧ショベルを本発明の警報制御装置の適用対象として例示するが、例えばダンプトラックや風力発電機等の他の機械にも本発明の警報制御装置は適用され得る。

同図に示した油圧ショベルは、車体１０及び作業装置２０を備えている。車体１０は、走行体１１及び旋回体１２を備えている。

走行体１１は、本実施形態では無限軌道履帯を有する左右のクローラ（走行装置）１３を備えており、左右の走行モータ（不図示）により左右のクローラ１３をそれぞれ駆動することで走行する。走行モータには例えば油圧モータが用いられる。

旋回体１２は、走行体１１の上部に旋回装置（不図示）を介して旋回可能に設けられている。旋回体１２の前部（本実施形態では前部左側）には、オペレータが搭乗する運転室１４が設けられている。旋回体１２における運転室１４の後側にはエンジンや油圧システム等を収容した動力室１５が、後端には作業装置２０との重量のバランスをとるカウンタウェイト１６が搭載されている。旋回体１２を走行体１１に対して連結する旋回装置には旋回モータ（不図示）が含まれており、旋回モータによって走行体１１に対して旋回体１２が旋回駆動される。旋回モータ３４には例えば油圧モータが用いられる。運転室１４には、運転席から視認し易い位置に報知装置６（図４）が設けられており、報知装置６によりオペレータに対して運転中の状況等が報知される。

作業装置２０は土砂の掘削等の作業を行うための多関節型の作業腕であり、旋回体１２の前部（本実施形態では運転室１４の右側）に取り付けられている。この作業装置２０は、ブーム２１、アーム２２及びバケット２３を含んで構成されている。ブーム２１は、左右に延びるピン（不図示）によって旋回フレームと呼ばれる旋回体１２のベースフレームに連結され、ブームシリンダ３１で駆動されて旋回体１２に対して上下に回動する。ブームシリンダ３１の両端は、左右に延びるピン（不図示）を介してブーム２１及び旋回体１２に回動自在に連結されている。アーム２２は、左右に延びるピン（不図示）によってブーム２１の先端に連結され、アームシリンダ３２で駆動されてブーム２１に対して前後に回動する。アームシリンダ３２の両端は、左右に延びるピン（不図示）を介してアーム２２及びブーム２１に回動自在に連結されている。バケット２３は、水平左右に延びるピン（不図示）によってアーム２２の先端に連結され、バケットシリンダ３３で駆動されてアーム２２に対して回動する。バケットシリンダ３３の基端はアーム２２に、先端はリンクを介してバケットに連結されている。

また、油圧ショベルには、動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサが適所に設けられている。状態量センサの例として、ブーム２１、アーム２２及びバケット２３の各回動支点にはそれぞれ角度センサＡ１（不図示），Ａ２，Ａ３が設けられている。旋回体１２に対するブーム２１の角度が角度センサＡ１により、ブーム２１に対するアーム２２の角度が角度センサＡ２により、アーム２２に対するバケット２３の回動角が角度センサＡ３によりそれぞれ検出される。その他、油圧ショベルには、傾斜センサ（不図示）、圧力センサ（図２の圧力センサＰ１，Ｐ２等）が備わっている。傾斜センサは、旋回体１２の前後方向及び左右方向の少なくとも一方の傾斜を検出する。圧力センサは、ブームシリンダ３１、アームシリンダ３２及びバケットシリンダ３３の各油室に対応して複数設けられている。ブームシリンダ３１のボトム側及びロッド側の油室の圧力、アームシリンダ３２のボトム側及びロッド側の油室の圧力、バケットシリンダ３３の油室のボトム側及びロッド側の圧力が、それぞれ対応する圧力センサで検出される。

２．油圧システム
図２はブームシリンダ等の油圧アクチュエータを駆動する油圧システムを模式的に表した油圧回路図である。同図では、例えばブームシリンダ３１に関する部分を抜き出して例示してあるが、他の油圧アクチュエータに関する部分も同様の構成である。

図２に示したように、操作レバー４１にはパイロット弁４２ａ，４２ｂが備わっている。操作レバー４１はブームシリンダ３１の動作を指示する操作装置であり、運転室１４の内部で運転席の周囲に設置されている。パイロット弁４２ａ，４２ｂは比例減圧弁であり、レバー操作によってプッシャ４３が押下されると、パイロットポンプ４５を発生源として押下量（レバー操作量）に対応する大きさの操作信号（パイロット圧）Ｓａ，Ｓｂを出力する機能を持つ。

パイロット弁４２ａ，４２ｂの出力は、ブーム２１に対する圧油の流量及び方向を制御する方向流量制御弁４６のそれぞれ入力ポート４６ａ，４６ｂに入力される。方向流量制御弁４６には、Ｐポート、Ｔポート、Ａポート、Ｂポートが備わっている。Ｐポート、Ｔポート、Ａポート、Ｂポートは、それぞれ油圧ポンプ４４、タンクＴ、ブームシリンダ３１のボトム側油室、ロッド側油室に接続されている。ブームシリンダ３１のボトム側油室の圧力は圧力センサＰ１で、ブームシリンダ３１のロッド側油室の圧力は圧力センサＰ２で検出される。油圧ポンプ４４及びパイロットポンプ４５４５は、原動機４７で駆動される。本実施の形態において原動機４７はエンジン（内燃機関）とする。

例えば、操作レバー４１でブーム上げ動作を指示すると、操作量に応じた操作信号Ｓａがパイロット弁４２ａから出力され、方向流量制御弁４６の入力ポート４６ａに入力される。この間、反対側の操作信号Ｓｂはタンク圧であり入力ポート４６ａの圧力は上がらないため、方向流量制御弁４６のスプールがバネ（不図示）に抗して操作信号Ｓａに応じた距離だけ図中の右側に移動する。これにより方向流量制御弁４６のＰポート及びＡポートを介して油圧ポンプ４４からの作動油がブームシリンダ３１のボトム側油室に供給され、その結果ブームシリンダ３１が伸びてブーム２１が上がる。伸長動作に伴ってブームシリンダ３１のロッド側油室から排出される作動油は、方向流量制御弁４６のＢポート及びＴポートを経由してタンクＴに戻る。同じ要領で、操作レバー４１でブーム下げ動作を指示すると、ブームシリンダ３１が収縮してブーム２１が下がる。

なお、本実施形態では油圧信号を出力するパイロット操作式の操作レバーを例示しているが、電気信号を出力する電気レバー装置を適用することもできる。

３．コントローラ
図３はコントローラ１００のブロック図である。コントローラ１００は油圧ショベルに搭載された車載コンピュータであり、入力インターフェース１０１、ＲＯＭ（例えばＥＰＲＯＭ）１０２、ＲＡＭ１０３、ＣＰＵ１０４、タイマ１０５、及び出力インターフェース１０６が備わっている。このコントローラ１００が本実施形態に係る警報制御装置を兼ねる。

入力インターフェース１０１には、状態量センサが電気的に接続しており、状態量センサの出力が入力される。状態量センサには、前述した角度センサＡ１～Ａ３や圧力センサＰ１，Ｐ２の他、車載された各種センサ類が含まれ得る。例えば、対応するパイロット弁が出力する操作信号（パイロット圧）を検出する複数の圧力センサ（不図示）、エンジン回転数を検出する回転数センサ、作動油温度やエンジン冷却水温度を検出する温度センサ等がその他の状態量センサの例である。

ＲＯＭ１０２は、警報制御に必要な演算式やプログラム、データを格納した記憶装置である。例えば後述する準指定領域の判定用の設定距離Ｒ（図１１）や動作特徴データベース３（図４）も、このＲＯＭ１０２に格納されている。ＣＰＵ１０４は、ＲＯＭ１０２からロードしたプログラムに従って、入力インターフェース１０１を介して入力された各信号に基づいて所定の処理を実行する処理装置である。ＲＡＭ１０３は、演算途中の数値等を一時的に記憶する記憶装置である。このＲＡＭ１０３には、例えば、警報制御の過程で演算される距離データ等が記録される。

出力インターフェース１０６には、報知装置６等の信号の出力対象機器が電気的に接続している。報知装置６は運転室１４の内部に設けられてオペレータに対して状況を報知する装置であり、音声出力装置（図１６）及び表示出力装置（図１６）を含んで構成されている。音声出力装置はスピーカ、ブザー等であり、出力インターフェース１０６を介してコントローラ１００から出力される指令信号に応じ、音声（メッセージの読み上げや警報音等）でオペレータに状況を報知する。表示出力装置はモニタ、ランプ等であり、出力インターフェース１０６を介してコントローラ１００から出力される指令信号に応じ、表示（メッセージ表示やランプの点灯や点滅等）でオペレータに状況を報知する。

４．警報制御装置
図４は本発明の第１実施形態に係る警報制御装置の機能ブロック図である。同図に示した警報制御装置２は、複数の状態量センサ１の出力に応じて報知装置６に指令し、油圧ショベルを操作するオペレータへの警報を制御する。前述した通り油圧ショベルには角度センサＡ１～Ａ３や圧力センサＰ１，Ｐ２等といった複数の状態量センサが搭載されているが、図の簡単のため図４にはこれら複数の状態量センサをまとめて状態量センサ１として表してある。複数の状態量センサ１の各出力は、警報制御装置２に随時入力される。これにより、ブーム２１、アーム２２、バケット２３の角度、ブームシリンダ３１、アームシリンダ３２、バケットシリンダ３３の油室の圧力等の油圧ショベルの動作量や状態の時系列データが、警報制御装置２において動作状態の特徴ベクトルとして収集される。

図４に示す警報制御装置２は、記憶装置（本例ではＲＯＭ１０２）と処理装置（本例ではＣＰＵ１０４）を含んで構成されている。ＲＯＭ１０２には動作特徴データベース３が格納されている。ＣＰＵ１０４は動作特徴データベース３を参照し複数の状態量センサ１の出力に基づいて所定のサイクルでオペレータへの警報について警報制御の処理を実行する。警報制御の処理として、ＣＰＵ１０４は後述する動作状態判定４及び動作傾向判定５を実行し、油圧ショベルの動作状態や動作傾向に応じた報知動作を報知装置６に指令する。以下、動作特徴データベース３、動作状態判定４、動作傾向判定５について順番に説明する。

－動作特徴データベース－
動作特徴データベース３は、複数の状態量センサ１の出力をパラメータとする動作特徴量空間内で複数の状態量センサ１の出力で規定される特徴ベクトル（教示データ）についてまとめたものであり、特徴ベクトルは油圧ショベルの動作状態で分類されている。特徴ベクトルは、動作特徴量空間内の座標と同義である。動作特徴データベース３には、少なくとも警報対象に指定した指定動作状態について特徴ベクトルを含むデータセットが登録されている。「指定動作状態」は予め指定した特定の動作状態であり、典型的には所定の部位に過度な負荷が掛かり油圧ショベルにとって好ましくない動作状態である。指定動作状態には１つの動作状態を任意に指定することもできるが、複数の動作状態を指定することもできる。例えば油圧ショベルは掘削中に硬い土壌にバケット２３が当たってブーム下げ動作の反作用でクローラ１３の前部が地面から浮いた状態（以下、ジャッキアップ状態）に陥る場合があるが、このジャッキアップ状態を指定動作状態の一例として挙げることができる。ジャッキアップ状態では、ブームシリンダ３１に強い引っ張り力が掛かるため同シリンダのボトム側油室の圧力が大きく下がる特徴がある。

動作特徴データベース３は、例えば学習により予め作成しておくことができる。動作特徴データベース３を作成するには、油圧ショベルが例えばジャッキアップ状態（特定の指定動作状態）に陥る操作を意図的に繰り返し、その動作中の各状態量センサ１の出力を収集してグルーピング処理する。そして、グルーピングされた特徴ベクトルのクラスタは、ジャッキアップ状態を表す教示データ群としてグループＩＤを与えられて動作特徴データベース３に登録される。特徴ベクトルのクラスタの中心値を演算し、この中心値の特徴ベクトルを対応する動作状態の特徴ベクトル（教示データ）として登録しても良い。グルーピング処理の手法としては、ｋ－ｍｅａｎｓ等のクラスタリング手法が例示できる。但し、動作特徴データベース３の作成方法は学習によるものに限らず、実験やシミュレーションで指定動作状態の特徴ベクトルを得る方法も採用できる。

図５は動作特徴データベース３のデータセットの概要を表す模式図である。同図に示すように、動作特徴データベース３は、動作状態毎に特徴ベクトル（教示データ）が分類されている。「グループＩＤ」は識別すべき動作状態毎に与えられた識別子であり、同図では掘削動作中の動作状態にグループＩＤとして「１」を、ジャッキアップ状態の動作状態にグループＩＤとして「２」を与えた場合を例示している。「種類」は指定動作状態であるか否か等の動作状態の種類であり、同図では通常動作か指定動作状態の２クラス分類の例を示しているが、更に多数の分類をしても良い。「特徴ベクトル」は、各グループＩＤの動作状態に教示データとして紐付けされた特徴ベクトル（各状態量センサ１の出力）のデータ群（クラスタ）又はその中心値である。

－動作状態判定－
動作状態判定の処理について、まず概要を説明する。動作状態判定の処理ではまず、警報制御装置２は、動作特徴量空間において、各状態量センサ１の出力で規定される現在の動作状態を示す特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域（後述）に属するかをＣＰＵ１０４で判定する。つまり、油圧ショベルの現在の動作状態の種類（図５）が指定動作状態か否かが判定される。動作特徴量空間とは、前述した通り複数の状態量センサ１の各出力をパラメータとする特徴量空間（座標系）である。現在の特徴ベクトルが指定領域に属する場合、警報制御装置２は、ＣＰＵ１０４により、油圧ショベルが現に指定動作状態（例えばジャッキアップ状態）にあることをオペレータに報知する第１報知動作（後述）の実行を報知装置６に指令する。現在の特徴ベクトルが指定領域に属さない場合、警報制御装置２は、ＣＰＵ１０４により、現在の特徴ベクトルに基も近い指定動作状態を特定し、動作傾向判定５の処理に手順を移す。

図６は動作特徴量空間の領域区分の概念の説明図である。同図には、例えばブームシリンダ３１のボトム側油室の圧力、旋回体１２に対するブーム２１の角度といった異なる２つの状態量Ａ，Ｂを横軸及び縦軸にとった座標系が表してある。図の簡単のため同図には２次元の座標系を表しているが、特徴ベクトルを規定する値の数（状態量センサ１の数）をｎとすれば、動作特徴量空間はｎ次元空間で定義される。図６の特徴量空間における領域αが指定動作状態を表す指定領域であるとする。指定領域αは、例えば図５のグループＩＤ＝２のジャッキアップ状態の特徴ベクトルのクラスタ領域であるとする。この場合、状態量センサの出力（状態量Ａ，Ｂの検出値）で規定される特徴ベクトル（座標）が指定領域αの値であれば、ＣＰＵ１０４により油圧ショベルがジャッキアップ状態にあると判定される。

図７は警報制御装置２の処理装置が実行する動作状態判定の処理手順を表すフローチャートである。この図を用いて動作状態判定の処理の具体的処理内容を説明する。ＣＰＵ１０４は、油圧ショベルの運転中（例えばコントローラ１００に通電されている間）、所定の処理サイクルでプログラムに従って図７の手順を繰り返し実行する。所定の処理サイクルは、状態量センサ１の各出力が入力される都度（つまり状態量センサ１のサンプリング周期）、又は警報制御装置２に設定した設定周期（例えば０．１ｓ）とすることができる。

ステップＳ１１
ＣＰＵ１０４は、図７の処理を開始するとまず、ステップＳ１１においてＲＯＭ１０２から動作特徴データベース３を読み込み、状態量センサ１から現在入力されている各状態量（現在の特徴ベクトル）を動作特徴量空間にマッピングする（図６のＸマーク参照）。

ステップＳ１２
ステップＳ１２に手順を移すと、ＣＰＵ１０４は、動作特徴量空間内においてステップＳ１１でマッピングした現在の特徴ベクトルと最も近いグループＩＤを探索する。ここで探索されたグループＩＤに紐付けされた動作状態が、現在の特徴ベクトルが表す現在の動作状態として認識される。探索手法としては、例えば、動作特徴量空間において「特徴ベクトル」の欄（図５）に登録された中心値から現在の特徴ベクトルまでの距離が最短のグループＩＤを検索する手法を用いることができる。

ステップＳ１３
ステップＳ１３に手順を移すと、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ１２で検索したグループＩＤに紐付けされた動作状態を動作特徴データベース３（図５）から特定し、動作状態の識別結果を生成する。動作状態の識別結果には、少なくとも現在の特徴ベクトルと、検索されたグループＩＤと、このグループＩＤに紐付けされた動作状態とを含める。

ステップＳ１４
続くステップＳ１４において、ＣＰＵ１０４は、動作特徴量空間において、ステップＳ１２で特定した現在の特徴ベクトルが指定動作状態の特徴量を表す指定領域（図６）に属するかを、動作特徴データベース３に基づいて判定する。このことは、動作状態の識別結果で現在の動作状態と組にされたグループＩＤに紐付けされた動作状態の種類（図５）が指定動作状態か否かを判定することと同義である。現在の動作状態が指定動作状態である場合、ＣＰＵ１０４はステップＳ１４からステップＳ１５に手順を移し、指定動作状態ではない場合、ＣＰＵ１０４はステップＳ１４からステップＳ１６に手順を移す。

ステップＳ１５
ステップＳ１４からステップＳ１５に手順を移した場合、つまり油圧ショベルが現に指定動作状態にある場合、ＣＰＵ１０４は、第１報知動作用のデータセットを報知装置６に出力し、ステップＳ１１に手順を戻して次の処理サイクルを実行する。第１報知動作用のデータセットとは、第１報知動作（後述）を実行するための基礎データのセットである。ステップＳ１５で報知装置６に出力される第１報知動作用のデータセットには、少なくとも図８に示すように「データ種類」、「グループＩＤ」、グループＩＤに紐付けされた「動作状態」を含める。データ種類はデータの用途を表す標識であり、ステップＳ１５で出力されるデータセット（図８）では「第１報知動作用データセット」である。グループＩＤ及び動作状態について、図８では図５に示した「２」と「ジャッキアップ状態」をそれぞれ例示してある。

ステップＳ１６
ステップＳ１４からステップＳ１６に手順を移した場合、つまり油圧ショベルが現在のところ指定動作状態にない場合、ＣＰＵ１０４は、現在の特徴ベクトルに最も近い指定動作状態を探索する。探索手法としては、ステップＳ１２と同様、例えば、動作特徴量空間において「特徴ベクトル」の欄に登録された中心値（又はクラスタ領域の外縁）から現在の特徴ベクトルまでの距離が最短の指定動作状態のグループＩＤを検索する手法を用いることができる。

ステップＳ１７
続くステップＳ１７に手順を移すと、ＣＰＵ１０４は、判定用のデータセットを生成して記憶装置（例えばＲＡＭ１０３）に記録し、ステップＳ１１に手順を戻して次の処理サイクルを実行する。判定用のデータセットとは、第２報知動作（後述）を実行するか、第２報知動作（後述）を実行するか、報知動作を実行しないかを判定するための基礎データのセットである。判定用のデータセットには、少なくとも図９に示すように「データ種類」、「グループＩＤ」、「動作状態」、「特徴ベクトル」、「最近傍の指定動作状態のグループＩＤ」、「最近傍の指定動作状態」、「最近傍の指定動作状態の特徴ベクトル」を含める。ステップＳ１７で生成されるデータセットの「データ種類」は「判定用データセット」である。図９では、「グループＩＤ」が「１」、「動作状態」が「掘削動作中」、「最近傍の指定動作状態」が「ジャッキアップ状態」、「最近傍の指定動作状態のグループＩＤ」が「２」である例を示してある。

－動作傾向判定－
以上の動作状態判定の処理で現在のところ油圧ショベルは指定動作状態にはないと判定した場合、警報制御装置２は動作状態判定の処理に続いて動作傾向判定の処理を実行する。ここではまず、動作傾向判定の処理の概要を説明する。動作傾向判定の処理ではまず、警報制御装置２は、現在の特徴ベクトルが指定領域の外側で指定領域から設定距離Ｒ内の準指定領域に属するかをＣＰＵ１０４により判定する。設定距離Ｒは指定動作領域毎に異なる値を設定することもできるが、本実施形態では全ての指定動作状態で設定距離Ｒの値を共用している。「準指定領域」とは、特徴量空間内で指定領域（例えば図６の指定領域α）からは外れているが指定領域に近い領域、具体的には指定領域の外側で指定領域の中心値から（又は指定領域の外縁から）設定距離Ｒ以内の領域として定義される。現在の特徴ベクトルが準指定領域の値であれば、油圧ショベルは指定動作状態ではないものの指定動作状態に近い状態にあるとＣＰＵ１０４で判断される。現在の特徴ベクトルが準指定領域の値である場合、警報制御装置２は、１サイクル前（動作状態判定における１つ前のサイクル）の特徴ベクトルと比較して現在の特徴ベクトルが指定領域に接近しているかをＣＰＵ１０４により判定する。以上の判定の結果により、警報制御装置２は、報知装置６に対して異なる報知動作の実行を指令する。

まず、現在の特徴ベクトルが指定領域にも準指定領域にも属さない場合、つまり現在のところ指定動作状態でもそれに近い状態でもない場合、報知装置６に対する報知動作の指令は実行されない。

現在の特徴ベクトルが準指定領域に属する場合、警報制御装置２は、１サイクル前の特徴ベクトルに対して現在の特徴ベクトルが指定領域に近ければ、ＣＰＵ１０４により、後述する第１報知動作とは報知形態の異なる第２報知動作の実行を報知装置６に指令する。つまり、特徴ベクトルが準指定領域内で指定領域に接近中で、傾向として指定動作状態に移行中の状況である。この場合に、第２報知動作として、油圧ショベルが指定動作状態近づいている（例えば掘削作業中にジャッキアップ状態に近づいている）旨がオペレータに警告的に報知される。

また、現在の特徴ベクトルが準指定領域に属する場合、警報制御装置２は、１サイクル前の特徴ベクトルに対して現在の特徴ベクトルが指定領域から遠ければ、ＣＰＵ１０４により、第１報知動作及び第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を報知装置６に指令する。つまり、現在の特徴ベクトルが準指定領域にあって指定動作状態に近い状態ではあるが、傾向として指定動作状態から遠ざかっている状況である。この場合に、第３報知動作として、油圧ショベルが指定動作状態に近い状態である旨がオペレータに注意喚起的に報知される。

図１０は警報制御装置２の処理装置が実行する動作傾向判定の処理手順を表すフローチャートである。同図を用いて動作傾向判定の処理の具体的処理内容を説明する。ＣＰＵ１０４は、油圧ショベルの運転中（例えばコントローラ１００に通電されている間）、動作状態判定で現在のところ油圧ショベルが指定動作状態にないとの判定がされる度にプログラムに従って図１０の手順を実行する。本実施形態では、図の繁雑化を防ぐために動作状態判定と動作傾向判定の各処理を図７及び図１０に分けて表しているが、これらは一連の処理である。具体的には、動作状態判定で油圧ショベルが現に指定動作状態にあると判定された場合、前述した通り、警報制御装置２は第１報知動作を指令し、動作傾向判定の処理を実行することなく動作状態判定の次のサイクルに手順を移行する。それに対し、動作状態判定で油圧ショベルが指定動作状態にないと判定された場合、警報制御装置２は動作状態判定に続けて動作傾向判定の処理を実行し、動作傾向判定の処理の実行後に動作状態判定の次のサイクルに手順を移行する。

ステップＳ２１
図１０の処理に移行するとまず、ステップＳ２１において、ＣＰＵ１０４はステップＳ１７で生成された判定用のデータセット（図９）を記憶装置（例えばＲＡＭ１０３）から読み込み、ステップＳ２２に手順を移す。

ステップＳ２２
続くステップＳ２２において、ＣＰＵ１０４はステップＳ２１で読み込んだ判定用のデータセットを基に現在の特徴ベクトルが準指定領域にあるかを判定する。ＣＰＵ１０４は、現在の特徴ベクトルが準指定領域にある場合はステップＳ２２からステップＳ２３に手順を移し、準指定領域にない場合は報知動作を指令することなく動作傾向判定の現在のサイクルを終えて次の判定用のデータセットの生成を待つ。このステップＳ２２では、例えば判定用のデータセットの「最近傍の指定動作の特徴ベクトル」と現在の特徴ベクトルとの距離Ｄを演算し、図１１に示すように距離Ｄが予め設定された設定距離Ｒ以下であれば現在の特徴ベクトルが準指定領域にあると判定される。演算された距離Ｄが設定距離Ｒよりも大きければ、現在の特徴ベクトルは指定領域からも準指定領域からも外れていることになる。油圧ショベルの動作中、距離Ｄは時間変化する。図１１では時間と共に距離Ｄが減少する様子を例示しており、設定距離Ｒを超えて指定動作状態に近付くことで現在の特徴ベクトルが準指定領域に進入する。

ステップＳ２３
ステップＳ２３に手順を移した場合、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ２１で読み込んだ判定用のデータセットに基づいて、現在の特徴ベクトルと最近傍の指定動作状態の特徴ベクトルとの距離Ｄ１を演算し、ステップＳ２４に手順を移す。

ステップＳ２４
ステップＳ２４に手順を移したら、ＣＰＵ１０４は、ＲＡＭ１０３を参照し、１つ前のサイクルにおいてステップＳ２３で演算されてステップＳ２８で記録された距離Ｄ０があるかを判定する。なお、距離Ｄ０は、現在のサイクルの１つ前のサイクルにおける特徴ベクトルと最近傍の指定動作状態の特徴ベクトルとの距離である。ＣＰＵ１０４は、１サイクル前の距離Ｄ０のデータがある場合はステップＳ２４からステップＳ２５に手順を移し、距離Ｄ０のデータがない場合はステップＳ２４からステップＳ２７に手順を移す。

ステップＳ２５
ステップＳ２５に手順を移した場合、ＣＰＵ１０４は、Ｄ１＜Ｄ０であるかを判定する。Ｄ１＜Ｄ０の場合、図１２に示すように現在の特徴ベクトルが１サイクル前の特徴ベクトルに対して指定動作状態に近付いており、指定動作状態に移行する傾向が伺える。この場合、ＣＰＵ１０４はステップＳ２５からステップＳ２６に手順を移す。反対にＤ１≧Ｄ０の場合、現在の特徴ベクトルが１サイクル前の特徴ベクトルに対して指定動作状態から等距離か若しくは遠ざかっており、指定動作状態から遠ざかる傾向にある。この場合、ＣＰＵ１０４はステップＳ２５からステップＳ２７に手順を移す。

ステップＳ２６
ステップＳ２４又はＳ２５からステップＳ２６に手順を移した場合、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ２１で読み込んだ判定用のデータセットを基に、第２報知動作用のデータセットを生成する。第２報知動作用のデータセットとは、第２報知動作（後述）を実行するための基礎データのセットである。ステップＳ２６で報知装置６に出力される第２報知動作用のデータセットには、少なくとも図１３に示すように「データ種類」、「グループＩＤ」、「動作状態」、「最近傍の指定動作状態のグループＩＤ」、「最近傍の指定動作状態」を含める。図１３では、データ種類が「第２報知動作用データセット」、グループＩＤが「１」、動作状態が「掘削動作中」、最近傍の指定動作状態が「ジャッキアップ状態」、最近傍の指定動作状態のグループＩＤが「２」である例を示してある。

ステップＳ２７
一方、ステップＳ２４又はＳ２５からステップＳ２７に手順を移した場合、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ２１で読み込んだ判定用のデータセットを基に、第３報知動作用のデータセットを生成する。第３報知動作用のデータセットとは、第３報知動作（後述）を実行するための基礎データのセットである。ステップＳ２７で報知装置６に出力される第３報知動作用のデータセットには、少なくとも図１４に示すように「データ種類」、「グループＩＤ」、「動作状態」、「最近傍の指定動作状態のグループＩＤ」、「最近傍の指定動作状態」を含める。図１４では、データ種類が「第３報知動作用データセット」、グループＩＤが「１」、動作状態が「掘削動作中」、最近傍の指定動作状態が「ジャッキアップ状態」、最近傍の指定動作状態のグループＩＤが「２」である例を示してある。

ステップＳ２８
ステップＳ２６又はＳ２７の処理の実行後、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ２８に手順を移し、ステップＳ２３で演算した距離Ｄ１を記憶装置（例えばＲＡＭ１０３）に保存する。保存された距離Ｄ１は、現在のサイクルの１つ後のサイクルで特徴ベクトルが引き続き準指定領域にある場合にステップＳ２４の処理で１サイクル前の距離Ｄ０として読み出される。なお、本ステップは、ステップＳ２３の実行後、ステップＳ２６又はＳ２７の処理の実行前に実行されるようにしても良い。

ステップＳ２９
続くステップＳ２９に手順を移すと、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ２６で生成した第２報知動作用のデータセット又はステップＳ２７で生成した第３報知動作用のデータセットを報知装置６に出力する。第２報知動作用のデータセット又はステップＳ２７で生成した第３報知動作用のデータセットを出力したら、ＣＰＵ１０４は、動作傾向判定の現在のサイクルを終えて次の判定用のデータセットの生成を待つ。

５．報知装置
報知装置６は、警報制御装置２から報知動作用のデータセットを入力して報知出力をし、油圧ショベルの動作状態等の状況をオペレータに知らせる。報知装置６は、表示出力装置６ａ，６ｂ（図１６）、音声出力装置６ｃ（同）、及びこれらを制御するコントローラ（不図示）を備えており、入力された報知動作用のデータセットに応じて異なる形態で報知動作を出力するように構成されている。報知装置のコントローラには、予めデータセットに応じた報知動作がプログラムされており、入力されたデータセットに応じて表示出力装置６ａ，６ｂや音声出力装置６ｃが動作する。報知装置６によるオペレータへの報知動作の形態には、第１報知動作、第２報知動作、第３報知動作の３種類があり、本実施形態では３種類の報知動作でオペレータへの報知形態が異なる。報知装置６による報知出力の実行手順を説明し、各報知動作の形態の例を後で紹介する。

－報知出力－
図１５は報知装置による報知出力の実行手順を表すフローチャートである。同図の処理は、警報制御装置２から報知動作用のデータセットが入力される度に報知装置６で実行される。

ステップＳ３１
図１５の処理を開始すると、報知装置６は、まずステップＳ３１で警報制御装置２から報知動作用のデータセットを入力する。

ステップＳ３２
報知動作用のデータセットが入力されたら、報知装置６はステップＳ３２に手順を移し、入力されたデータセットが第１報知動作用のデータセットであるかを判定する。報知装置６は、入力されたデータセットが第１報知動作用のデータセットであればステップＳ３２からステップＳ３４に手順を移し、第１報知動作用のデータセットでなければステップＳ３２からステップＳ３３に手順を移す。

ステップＳ３３
ステップＳ３３に手順を移した場合、報知装置６は、入力されたデータセットが第２報知動作用のデータセットであるかを判定する。報知装置６は、入力されたデータセットが第２報知動作用のデータセットであればステップＳ３３からステップＳ３５に手順を移し、第２報知動作用のデータセットでなければステップＳ３３からステップＳ３６に手順を移す。

ステップＳ３４
判定の結果、入力されたデータセットが第１報知動作用であれば、報知装置６はステップＳ３２からステップＳ３４に手順を移し、第１報知動作用のデータセットに応じて第１報知動作を実行する。第１報知動作は、油圧ショベルが現に指定動作状態にあることをオペレータに警告的に知らせる動作であり、高い確実性でリアルタイムにオペレータが知覚できる形態であることが望ましい。第１報知動作を実行したら、報知装置６はステップＳ３１に手順を戻して次の報知動作用のデータセットの入力を待つ。

ステップＳ３５
入力されたデータセットが第２報知動作用であれば、報知装置６はステップＳ３３からステップＳ３５に手順を移し、第２報知動作用のデータセットに応じて第２報知動作を実行する。第２報知動作は、油圧ショベルが指定動作状態に近い状態にあって指定動作状態に移行しつつあることをオペレータに警告的に知らせる動作であり、やはり高い確実性でリアルタイムにオペレータが知覚できる形態であることが望ましい。第２報知動作を実行したら、報知装置６はステップＳ３１に手順を戻して次の報知動作用のデータセットの入力を待つ。

ステップＳ３６
入力されたデータセットが第３報知動作用であれば（ステップＳ３３の判定が不満足であれば）、報知装置６はステップＳ３３からステップＳ３６に手順を移し、第３報知動作用のデータセットに応じて第３報知動作を実行する。第３報知動作は、油圧ショベルの動作状態が指定動作状態から遠ざかりつつあるものの指定動作状態に近い状態にあることをオペレータに注意喚起的に知らせる動作であり、操作の邪魔にならない範囲でオペレータが確認できる形態であることが望ましい。第３報知動作を実行したら、報知装置６はステップＳ３１に手順を戻して次の報知動作用のデータセットの入力を待つ。

－第１報知動作－
図１６は報知装置が実行する第１報知動作の一例の概念図である。同図は概念図であり報知装置６の外観を表すものではない。第１報知動作については、警報制御装置２により表示出力装置６ａ，６ｂ及び音声出力装置６ｃの双方の実行が指令される。図１６において、表示出力装置６ａはＬＣＤ等のモニタであり、油圧ショベルの現在の動作状態を表すグラフィックやメッセージを表示することができる。同図では「ジャッキアップ状態」及び「フロント損傷可能性あり」というメッセージをモニタ表示し、油圧ショベルが現にジャッキアップ状態にあり、作業装置２０の損傷に繋がる可能性がある旨をオペレータに知らせる例を示している。第１報知動作で知らせる事象は緊急性が高いため、視界の隅でも目に留まり易いように、例えば画面の背景色やメッセージの背景色を警告色にしたり画面表示を明滅させたりすることも考えられる。

また図１６に示した表示出力装置６ｂはランプ等の表示灯であり、点灯、消灯、点滅等の動作が可能である。点灯色が変えられるランプを表示出力装置６ｂに採用することもできる。第１報知動作では、例えば表示出力装置６ｂを目立つように点灯又は点滅させる。目立つ点灯色を採用しても良い。

音声出力装置６ｃは例えばスピーカ又はブザーであり、警報音やメッセージを音声出力する。第１報知動作では、例えば「ジャッキアップ中」「フロント損傷可能性あり」といった状況や発生し得る不具合を知らせる音声を出力することが考えられる。

－第２報知動作－
図１７は報知装置が実行する第２報知動作の一例の概念図である。図１７において、図１６と同様の要素には図１６と同符号を付してある。第２報知動作についても、警報制御装置２により表示出力装置６ａ，６ｂ及び音声出力装置６ｃの双方の実行が指令される。図１７では「ジャッキアップに接近中」というメッセージをモニタ表示し、現在のところ油圧ショベルの動作状態はジャッキアップ状態ではないが、ジャッキアップ状態に近付いている旨をオペレータに知らせる例を示している。また「ジャッキアップに至りフロント損傷可能性あり」というメッセージをモニタ表示することで、作業装置２０の損傷に繋がる可能性がある状態である旨をオペレータに知らせている。第２報知動作で知らせる事象も緊急性が高いため、表示出力装置６ｂを点灯させると共に、音声出力装置６ｃにより「ジャッキアップに接近中、フロント損傷可能性あり」といった音声が流れる。第１報知動作と同様に、表示出力装置６ａの画面の背景色やメッセージの背景色を警告色にしたり画面表示を明滅させたりすることもできるし、表示出力装置６ｂの点灯パターンや点灯色に変化を付けることもできる。

－第３報知動作－
図１８は報知装置が実行する第３報知動作の一例の概念図である。図１８において、図１６と同様の要素には図１６と同符号を付してある。第３報知動作については、警報制御装置２により表示出力装置６ａ，６ｂ及び音声出力装置６ｃのうち表示出力装置６ａ，６ｂの少なくとも一方のみの実行が指令される。図１８では「ジャッキアップ注意」というメッセージをモニタ表示し、ジャッキアップ状態に近付く傾向はないが油圧ショベルの動作状態がジャッキアップ状態に近い旨をオペレータに知らせる例を示している。また「ジャッキアップに至りフロント損傷可能性あり」というメッセージをモニタ表示することで、作業装置２０の損傷に繋がる可能性がある状態である旨をオペレータに知らせている。但し、第１報知動作や第２報知動作のように目立つ表示形態でなくて良い。第３報知動作で知らせる事象は通常動作状態への復帰が見込まれる事象であるため対応する必要が低く、事象の知覚又は確認をオペレータに無理強いする必要がない。そのため、オペレータの集中を妨げないように、第３報知動作は音声出力を伴わずに表示出力のみで実行する。第３報知動作時、表示出力装置６ｂが点灯するようにしても良いが、本実施形態では消灯状態となるようにしてある。

なお、報知動作の態様は表示出力又は音声出力に限られるものではなく、緊急性の順に応じ、例えば「故障リスク：３（高）」、「故障リスク：２（中）」、「故障リスク：１（低）」というように、報知装置６の任意の領域に数字で表示してもよい。ここでは故障リスクの程度を一例として１から３で示したが、３段階に限られるものではなく、故障リスクの程度は任意に設定され得るものであって５段階でも良い（少なくとも２段階あれば良い）。

さらに、報知出力先は報知装置６に限られるものではなく、予め登録した外部の端末等にメールを送信するような形態でも良い。また、外部の端末への報知を含める場合、例えば故障リスク３の場合のみ報知装置６と外部端末に通知し、故障リスク１の場合は報知装置６のみに通知する等、任意に設定できるようにすることができる。これにより、緊急性が高まったことを閲覧者に報知することができ、所定の動作の回数を低減するように注意喚起することができる。

また、報知の緊急性を概念図と対応付けても良い。その際、対象の部位が特定できるように概念図において丸等の図形で対象の部位を囲んで表示しても良い。この場合、例えば故障リスクの高い部位（故障リスク３の部位）のみを赤い丸で囲って明示したり、複数色で故障リスク毎に色分けして表示したりしても良い。こうすることで閲覧者は機械の概念図からどの部位の損傷度が高くなっているかを、直感的かつ視覚的に把握することができる。

６．効果
（１）本実施形態によれば、現在の動作状態が指定動作状態であれば第１報知動作、指定動作状態に至る傾向があれば第２報知動作、指定動作状態に近いが指定動作状態に至る傾向がなければ第３報知動作が実行される。このように動作状態のみならず動作傾向により警報の形態を変えことができるので、上記のように第３実施形態については音声を用いずに表示のみで報知することで、緊急性の低い事象を五月蝿くオペレータに知らせて操作の邪魔になることを抑制できる。その一方で、現に指定動作状態にある場合や指定動作状態に移行しつつある状態のように真に緊急性の高い事象については、表示出力と併せて音声出力を実行することで高い確実性でオペレータに状況を知らせることができる。また表示出力を合わせて行うことで、音声により緊急性を近くしたオペレータが表示確認のために作業を中断することで、早期に指定動作状態を脱することにもつながる。第１報知動作と第２報知動作が通知する事象は原則として早急に対処すべき事象であり、緊急性の低い事象（第３報知動作）と区別できるため、警報としての信頼性が向上しオペレータに軽視されることも抑制できる。このように、オペレータへの警報を適正化し、報知すべき情報をオペレータに伝えつつ必要以上の報知を抑えて作業効率を向上させることができる。

（２）操作自由度の低い機械、或いは汎用性の低い機械であれば、単純に特定の動作状態にならないようにプログラムしておけば、過酷な動作状態に陥ることを防止することは比較的容易である。それに対し、油圧ショベルは建設や解体等の様々な現場で汎用的に使用され、様々な用途に耐えるように高い操作自由度が与えられていることから、オペレータの操作によっては油圧ショベルにとって過酷な動作状態にも不測に陥り得る。そのため、過酷な指定動作状態をオペレータに伝えることが重要である一方で、必要以上の状況通知は過度な操作中断を招いて作業効率を低下させる。こうした特徴的事情から、油圧ショベルへの警報制御装置２の適用は特に有意義である。

（第２実施形態）
７．構成
図１９は本発明の第２実施形態に係る警報制御装置の機能ブロック図である。図１９は第１実施形態の図４に対応している。第１実施形態と同様の要素には図１９において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

第１実施形態では、動作傾向判定５で準指定領域を設定するために用いる設定距離Ｒに、全ての指定動作状態で共通の設定値を用いた。それに対し、本実施形態では、指定動作状態で油圧ショベルに与えられるダメージの評価値に基づき、準指定領域についての設定距離Ｒを警報制御装置２で演算し設定する点で第１実施形態と相違する。その他の点において本実施形態は第１実施形態と同様である。

同図に示した警報制御装置２’においては、動作特徴データベース３の他、ダメージデータベース３ａ及び設定距離データベース３ｂが例えばＲＯＭ１０２（記憶装置）に格納されている。ＣＰＵ１０４は、動作状態判定４及び動作傾向判定５の他、ダメージ程度設定７と設定距離演算８の処理の実行機能を持つ。但し、ダメージ程度設定７と設定距離演算８の処理は、動作状態判定４や動作傾向判定５のように油圧ショベルの運手中に実行される処理ではない。これらの処理は、油圧ショベルの出荷後に運転中に実行される動作状態判定４や動作傾向判定５の処理に先行して、動作傾向判定５に要する設定距離Ｒを予め設定する際に製造元の技術者やメンテナンス担当者等の操作に応じて実行される処理である。典型的な場面としては、例えば油圧ショベルの出荷前に設定距離Ｒを設定する際に実行される。以下、ダメージデータベース３ａ、ダメージ程度設定７、設定距離演算８、設定距離データベース３ｂについて順番に説明する。

－ダメージデータベース－
ダメージデータベース３ａは、油圧ショベルが指定動作状態で受けるダメージの評価値を指定動作状態毎にまとめたものである。ダメージの評価値は、例えばシミュレーションにより油圧ショベルの各部（又は特定箇所）に作用する応力や圧力を指定動作状態毎に計算し、これらの計算結果から求めることができる。また、油圧ショベルの適宜の箇所に歪ゲージや圧力計を設置し、試験時（例えば動作特徴データベース３を作成するためのデータ収集時）に計測される応力や圧力からダメージの評価値を求めることもできる。

－ダメージ程度設定－
ダメージ程度設定７は、各指定動作状態で油圧ショベルに与えられるダメージの程度をダメージデータベース３ａに登録された各指定動作状態のダメージの評価値に応じて異なる区分に設定する処理である。ダメージの程度を２区分に分ける場合、第１の指定動作状態（例えばジャッキアップ状態）についてはダメージの程度を“ダメージ大”、第２の指定動作状態についてはダメージの程度を“ダメージ小”…というように設定する例が挙げられる。

－設定距離演算－
設定距離演算８は、ダメージ程度設定７で設定されたダメージの程度に応じて指定動作状態毎に異なる設定距離Ｒを演算し設定する処理である。例えばダメージの程度の設定が大きな指定動作状態については、ダメージ程度の設定が小さな指定動作状態に比べて、準指定領域を判定するための設定距離Ｒが大きく設定される。

－設定距離データベース－
設定距離データベース３ｂは、設定距離演算８で演算し設定した指定動作状態毎の設定距離Ｒをまとめたものである。設定距離データベース３ｂには、例えば、図２０に示すように、「指定動作状態のグループＩＤ」、「ダメージ程度」、「設定距離」のデータセットが指定動作状態毎に登録される。図２０では、グループＩＤ＝２の指定動作状態についてダメージ程度が「ダメージ大」、設定距離が「Ｒ１」と設定され、グループＩＤ＝５の指定動作状態についてダメージ程度が「ダメージ小」、設定距離が「Ｒ２」と設定された例を示してある。グループＩＤ＝２の指定動作状態とグループＩＤ＝５の指定動作状態との比較では、グループＩＤ＝２の指定動作状態の方がダメージの程度が大きいためＲ１＞Ｒ２となる。本実施形態において、動作傾向判定５のステップＳ２２（図１０）で用いられる設定距離Ｒは、この設定距離データベース３ｂから読み込まれる。

８．効果
本実施形態においても、動作状態判定４と動作傾向判定５の実行により第１実施形態と同様の効果が得られる。これに加え、本実施形態では、動作傾向判定５で使用する設定距離Ｒが指定動作状態により異なり、例えばダメージ程度の大きな指定動作領域については設定距離Ｒが大きく設定される。これにより、ダメージ程度の大きい指定動作状態について、範囲の大きな準指定領域が設定され、指定動作に移行する傾向をより早期にオペレータに知らせることができる。よって油圧ショベルの動作状態がダメージの大きな指定動作状態に陥ることを特に効果的に抑制できる。油圧ショベルが受けたダメージを評価することもできる。

（第３実施形態）
９．警報管理システム
図２１は本発に係る警報管理システムの一例の機能ブロック図である。図２１は第１実施形態の図４に対応している。第１実施形態と同様の要素には図２１において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

本実施形態が第１実施形態と相違する点は、オペレータの操作を評価する機能が付加されている点である。その他の点について、本実施形態は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、本実施形態を第２実施形態に組み合わせること、つまり以下に説明する構成を第２実施形態に適用することも当然に可能である。

図２１に示した警報管理システムは、対象機械である油圧ショベル又はそのオペレータの操作技能を評価し管理するシステムであり、油圧ショベルに搭載された警報制御装置２の他、サーバ２００を含んで構成されている。本実施形態において、油圧ショベルには通信装置９が備わっており、無線通信回線を介し（必要に応じて中継器を介し）油圧ショベルとサーバ２００との間でデータが授受されるように構成されている。また、オペレータを識別する必要がある場合には、オペレータを認識する認識装置１Ａを油圧ショベル（例えば運転室１４）に搭載する。認識装置１Ａの種類は限定されないが、例えばオペレータ毎にＩＤカードを用意した場合にはＩＤカードリーダを認識装置１Ａとして採用することができる。またオペレータ毎に与えられたＩＤを入力する場合には入力装置を認識装置１Ａとして採用することもできる。認識装置１Ａで認識されたオペレータのＩＤは、前述した第１報知動作用、第２報知動作用、第３報知動作用のデータセットに付加される。

１０．サーバ
サーバ２００は所定場所に設置されたコンピュータであり、通信装置２０１、演算装置２０２、メモリ２０３を含んで構成されている。このサーバ２００は、現場で稼働する複数の油圧ショベル（又はダンプトラック等の油圧ショベル以外の機械）との間でデータ（第１～第３報知動作のデータセット等）の授受をすることができる。サーバ２００が管理する油圧ショベル等の対象機械が複数ある場合、機械の個体を識別するために、警報制御装置２からサーバ２００に送信される第１～第３報知動作のデータセットに機械の個体ＩＤを含めるようにする。サーバ２００の設置場所は、例えば警報制御装置２を搭載した油圧ショベルの稼働現場の管理事務所である。但し、サーバ２００の設置場所は限定されず、例えば管理事務所の通信端末（不図示）を中継しインターネット回線を通じて接続された管理センタにサーバ２００を設置することもできる。この場合、複数の現場の各機械又は各オペレータのデータを一元管理することができる。以下に、通信装置２０１、演算装置２０２、メモリ２０３について順番に説明する。

－通信装置－
通信装置２０１は各油圧ショベルに備わった通信装置９との間でデータを授受する装置である。各油圧ショベルの警報制御装置２は、第１報知動作用、第２報知動作用、第３報知動作用の各データセットを、生成する度に又は所定の時間間隔で通信装置９を介して送信する。サーバ２００においては、各油圧ショベルの警報制御装置２から送信された各データセットが通信装置２０１により受信される。

－演算装置－
演算装置２０２は例えばサーバ２００のＣＰＵであり、プログラムに従って操作評価の処理を実行する。操作評価の処理は、設定期間（例えば１日）に第１報知動作が指令された回数、同期間に第２報知動作が指令された回数、及び同期間に第３報知動作が指令された回数を基に、油圧ショベルの操作について評価値を演算する処理である。操作評価の一例として、第１～第３報知動作について各々基準回数を予め設定しておき、第１～第３報知動作の設定時間当たりの各指令回数を対応する基準回数と比較し、少なくとも２段階にレベル分けすることが挙げられる。この場合、１日当たりの指令回数の月間平均値について第１報知動作が基準回数以上、又は第１報知動作が基準未満でも第２報知動作若しくは第３報知動作が基準回数以上であれば評価値を“要研修”、それ以外の場合に評価値を“優良”とする例が挙げられる。演算装置２０２で演算された評価値は、第１～第３報知動作のデータセットに付加された油圧ショベル等の機械の固定ＩＤ（オペレータのＩＤが付加されている場合は併せてオペレータのＩＤ）と共にメモリ２０３に出力される。

－メモリ－
メモリ２０３には評価データベースが格納されている。評価データベースは、演算装置２０２で演算された評価値を収集したものであり、油圧ショベル等の個体ＩＤに、また第１～第３報知動作のデータセットにオペレータのＩＤが含まれている場合はオペレータのＩＤに、操作の評価値が紐付けされている。

１１．効果
本実施形態においても、動作状態判定４と動作傾向判定５の実行により第１実施形態と同様の効果が得られる。これに加え、本実施形態では、オペレータの油圧ショベルの操作技能を評価することができる。これにより、評価結果に応じた措置、例えば評価技能が低い又は運転が荒いと思われるオペレータに油圧ショベルの技能講習の受講を勧告するといった措置をとることができ、現場の運営管理や油圧ショベル等の機械の保全に役立つ。また、油圧ショベルが受けたダメージの回数も把握でき、個体毎にダメージの蓄積状況を管理することもできる。

（変形例）
第１実施形態や第２実施形態において、動作特徴データベース３、ダメージデータベース３ａ、設定距離データベース３ｂをＲＯＭ１０２に格納した構成を例示したが、これらデータベースを格納する記憶装置はＲＯＭ１０２に限定されない。ＨＤＤやコントローラ１００に接続した外付けの記憶装置、有線又は無線のネットワークを介してコントローラ１００と通信可能なコンピュータ等に各データベースを格納する構成としても良い。この場合、これら記憶装置は警報制御装置２の構成要素となる。また、動作特徴データベース３、ダメージデータベース３ａ、設定距離データベース３ｂは同一の記憶装置に格納されている必要はなく、複数の記憶装置に分けて格納されていても良い。この場合、警報制御装置２を構成する記憶装置は複数になる。

また、第２実施形態においてダメージ程度設定７や設定距離演算８の処理を油圧ショベルのコントローラ１００のＣＰＵ１０４で実行する構成を例示したが、ダメージ程度設定７や設定距離演算８の処理を実行する処理装置はＣＰＵ１０４に限定されない。ダメージ程度設定７及び設定距離演算８の少なくとも一方の処理については、コントローラ１００と通信可能な車外のコンピュータで実行し、有線又は無線のネットワークを介して設定距離がコントローラ１００に読み込まれる構成としても良い。

また、第１実施形態の冒頭でも述べたが、図２１にダンプトラックや風力発電機のイラストを示したように、警報制御装置２やこれを含む警報管理システムは、油圧ショベル以外にもオペレータの操作技量が運用効率や保守に影響する種々の機械に有意義に適用できる。

２…警報制御装置、３…動作特徴データベース、３ａ…ダメージデータベース、３ｂ…設定距離データベース、４…動作状態判定処理、５…動作傾向判定処理、６…報知装置、６ａ，６ｂ…表示出力装置、６ｃ…音声出力装置、７…ダメージ程度設定処理、８…設定距離演算処理、１１…走行体、１２…旋回体、２１…ブーム、２２…アーム、２３…バケット、３１…ブームシリンダ、３２…アームシリンダ、３３…バケットシリンダ、２０…作業装置、１０２…ＲＯＭ（記憶装置）、１０４…ＣＰＵ（処理装置）、２００…サーバ、２０２…演算装置、２０３…メモリ、Ａ１～Ａ３…角度センサ（状態量センサ）、Ｐ１，Ｐ２…圧力センサ（状態量センサ）、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…設定距離、α…指定領域

Claims (5)

1. 動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサと、オペレータに対して状況を報知する報知装置とを有する機械に設けられ、前記複数の状態量センサの出力に応じて前記報知装置に指令し、前記機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置であって、
   前記複数の状態量センサの出力をパラメータとし、前記複数の状態量センサの出力の数と同じ次元数で定義される動作特徴量空間内で前記複数の状態量センサの各出力で規定される特徴ベクトルについて前記機械の動作状態で分類した動作特徴データベースを格納した記憶装置と、
   前記動作特徴データベースを参照し前記複数の状態量センサの出力に基づいて所定のサイクルで前記警報について処理を実行する処理装置を含んで構成され、
   前記処理装置は、
   前記動作特徴量空間において、前記複数の状態量センサの各出力で規定される現在の特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域に属するか否かを判定し、
   現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属する場合、第１報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属さない場合、現在の特徴ベクトルに最も近い指定領域を探索し、探索した最も近い指定領域の外側で前記最も近い指定領域から設定距離内の準指定領域に属するか否かを判定し、
   現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記最も近い指定領域に近ければ、前記第１報知動作と報知形態の異なる第２報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、前記１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記最も近い指定領域から遠ければ、前記第１報知動作及び前記第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を前記報知装置に指令する
   ことを特徴とする警報制御装置。
2. 請求項１に記載の警報制御装置において、
   前記報知装置は、音声出力装置及び表示出力装置を含んでおり、
   前記処理装置は、前記第１報知動作及び前記第２報知動作については前記音声出力装置及び前記表示出力装置の双方に実行を指令し、前記第３報知動作については前記音声出力装置及び前記表示出力装置のうち前記表示出力装置のみに実行を指令する
   ことを特徴とする警報制御装置。
3. 動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサと、オペレータに対して状況を報知する報知装置とを有する機械に設けられ、前記複数の状態量センサの出力に応じて前記報知装置に指令し、前記機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置であって、
   前記複数の状態量センサの出力をパラメータとする動作特徴量空間内で前記複数の状態量センサの出力で規定される特徴ベクトルについて前記機械の動作状態で分類した動作特徴データベースを格納した記憶装置と、
   前記動作特徴データベースを参照し前記複数の状態量センサの出力に基づいて所定のサイクルで前記警報について処理を実行する処理装置を含んで構成され、
   前記処理装置は、
   前記動作特徴量空間において、前記複数の状態量センサの出力で規定される現在の特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域に属するか、前記指定領域の外側で前記指定領域から設定距離内の準指定領域に属するかを判定し、
   現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属する場合、第１報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域に近ければ、前記第１報知動作と報知形態の異なる第２報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、前記１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域から遠ければ、前記第１報知動作及び前記第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   前記指定動作状態で前記機械に与えられるダメージの評価値に基づいて前記準指定領域についての前記設定距離を演算し設定する
   ことを特徴とする警報制御装置。
4. 請求項１に記載の警報制御装置において、
   前記機械は、走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に設けた旋回体と、前記旋回体に連結したブーム、前記ブームに連結したアーム、前記アームに連結したバケット、前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、及び前記バケットを駆動するバケットシリンダを有する作業装置とを備えた油圧ショベルであり、
   前記状態量センサには、前記旋回体に対する前記ブームの角度、前記ブームに対する前記アームの角度、前記アームに対する前記バケットの角度、前記ブームシリンダの油室の圧力、前記アームシリンダの油室の圧力、前記バケットシリンダの油室の圧力をそれぞれ検出する複数のセンサが含まれている
   ことを特徴とする警報制御装置。
5. 動作中に変化する状態量を検出する複数の状態量センサと、オペレータに対して状況を報知する報知装置とを有する機械に設けられ、前記複数の状態量センサの出力に応じて前記報知装置に指令し、前記機械を操作するオペレータへの警報を制御する警報制御装置と、
   前記警報制御装置との間でデータを授受するサーバとを含んで構成され、
   前記警報制御装置は、
   前記複数の状態量センサの出力をパラメータとする動作特徴量空間内で前記複数の状態量センサの出力で規定される特徴ベクトルについて前記機械の動作状態で分類した動作特徴データベースを格納した記憶装置と、
   前記動作特徴データベースを参照し前記複数の状態量センサの出力に基づいて所定のサイクルで前記警報について処理を実行する処理装置を含んで構成され、
   前記処理装置は、
   前記動作特徴量空間において、前記複数の状態量センサの出力で規定される現在の特徴ベクトルが、指定動作状態に紐付けされた指定領域に属するか、前記指定領域の外側で前記指定領域から設定距離内の準指定領域に属するかを判定し、
   現在の特徴ベクトルが前記指定領域に属する場合、第１報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域に近ければ、前記第１報知動作と報知形態の異なる第２報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   現在の特徴ベクトルが前記準指定領域に属する場合、前記１サイクル前の特徴ベクトルに対して前記現在の特徴ベクトルが前記指定領域から遠ければ、前記第１報知動作及び前記第２報知動作とは報知形態の異なる第３報知動作の実行を前記報知装置に指令し、
   前記サーバは、
   設定期間に前記第１報知動作が指令された回数、前記設定期間に前記第２報知動作が指令された回数、及び前記設定期間に前記第３報知動作が指令された回数を基に、前記機械の操作について評価値を演算する演算装置と、
   前記演算装置で演算された前記評価値を収集した評価データベースを格納するメモリと
   を備えていることを特徴とする警報管理システム。

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