JPWO2017077723A1 - 作業車両 - Google Patents

Abstract

作業車両は、タイヤが装着される車両本体と、車両本体の前方において車両本体に連結され、車両本体の車幅方向においてタイヤよりも外側に配置される端部を有する掘削部材と、車幅方向の中央部に配置され、掘削部材を移動するための油圧シリンダと、タイヤに動力を伝達する動力伝達機構を収容するハウジングと、油圧シリンダよりも下方及びハウジングよりも上方において車両本体の一部に支持され、掘削部材の両側の端部を含み掘削部材とタイヤとの間の領域の画像を取得するカメラと、を備える。

Description

本発明は、作業車両に関する。

作業車両に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、カメラを使って作業車両の周囲の画像を取得する技術が知られている。

国際公開第２０１２／１５７３７９号

バケット又はブレードのような掘削部材と、タイヤが装着される車輪とを有する作業車両において、掘削部材で掘削された掘削物の一部がタイヤの前方に転がり込むことがある。運転室にいる運転者は、タイヤの前方に転がり込んだ掘削物を目視することが困難である。そのため、運転者は、タイヤの前方に転がり込んだ掘削物に気付かずに作業車両を前進させてしまい、その結果、タイヤがその掘削物に乗り上げる可能性がある。その掘削物が例えば鋭利な角を有する石である場合、その石に乗り上げたタイヤが破損する可能性がある。

本発明の態様は、掘削部材からタイヤの前方に転がり込む掘削物の確認を支援し、タイヤの破損を抑制できる作業車両を提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、タイヤが装着される車両本体と、前記車両本体の前方において前記車両本体に連結され、前記車両本体の車幅方向において前記タイヤよりも外側に配置される端部を有する掘削部材と、前記車幅方向の中央部に配置され、前記掘削部材を移動するための油圧シリンダと、前記タイヤに動力を伝達する動力伝達機構を収容するハウジングと、前記油圧シリンダよりも下方及び前記ハウジングよりも上方において前記車両本体の一部に支持され、前記掘削部材の両側の端部を含み前記掘削部材と前記タイヤとの間の領域の画像を取得するカメラと、を備える作業車両が提供される。

本発明の態様によれば、掘削部材からタイヤの前方に転がり込む掘削物の確認を支援し、タイヤの破損を抑制できる作業車両が提供される。

図１は、本実施形態に係る作業車両の一例を示す側面図である。 図２は、本実施形態に係る作業車両の一例を示す上面図である。 図３は、本実施形態に係る作業車両の一例を示す正面図である。 図４は、本実施形態に係る作業車両の一部を示す正面図である。 図５は、本実施形態に係るホイールローダの一部を拡大した斜視図である。 図６は、本実施形態に係るカメラの撮影領域を説明するための模式図である。 図７は、本実施形態に係るカメラの撮影領域を説明するための模式図である。 図８は、本実施形態に係る画像認識システムの一例を示すブロック図である。 図９は、本実施形態に係る運転室の一例を模式的に示す図である。 図１０は、バケットが地面に接触した状態で、バケットで掘削物を掘削するために掘削物に向かってホイールローダが前進したときの掘削物の挙動の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

図１は、本実施形態に係る作業車両１の一例を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る作業車両１の一例を示す上面図である。図３は、本実施形態に係る作業車両１の一例を示す正面図である。本実施形態においては、作業車両１がホイールローダ１である例について説明する。

図１、図２、及び図３に示すように、ホイールローダ１は、車両本体２と、車両本体２に支持される作業機１０とを備える。

車両本体２は、運転室３と、走行装置４と、走行装置４を駆動するための動力を発生するエンジン（不図示）とを有する。ホイールローダ１は、運転室３に搭乗した運転者によって操作される。運転室３には、運転者によって操作される運転操作装置が配置される。運転操作装置は、例えば、変速機シフトレバー、アクセルペダル、ブレーキペダル、及び作業機１０を操作するための作業機レバーを含む。運転者は、運転操作装置を操作して、ホイールローダ１の走行速度の調整、前進又は後進の切替え、及び作業機１０の操作を実施する。

走行装置４は、回転軸ＤＸを中心に回転可能な車輪５を有する。車輪５にタイヤ６が装着される。車輪５は、２つの前輪５Ｆと、２つの後輪５Ｒとを含む。タイヤ６は、前輪５Ｆに装着される前タイヤ６Ｆと、後輪５Ｒに装着される後タイヤ６Ｒとを含む。走行装置４は、地面ＲＳを走行可能である。

以下の説明においては、ホイールローダ１が直進状態で走行するときの回転軸ＤＸと平行な方向を適宜、車両本体２の車幅方向、と称し、地面ＲＳと直交する鉛直軸と平行な方向を適宜、車両本体２の上下方向、と称し、回転軸ＤＸ及び鉛直軸の両方と直交する方向を適宜、車両本体２の前後方向、と称する。

本実施形態においては、運転室３の運転席に着座した運転者を基準として作業機１０が存在する方向が前方であり、前方の逆方向が後方である。車幅方向の一方が右方であり、右方の逆方向が左方である。前輪５Ｆは、後輪５Ｒよりも前方に配置される。前輪５Ｆは、車両本体２の車幅方向両側に配置される。後輪５Ｒは、車両本体２の車幅方向両側に配置される。

作業機１０は、車両本体２に移動可能に連結されるリフトアーム１１と、リフトアーム１１に移動可能に連結される掘削部材であるバケット１２と、ベルクランク１５とを有する。

リフトアーム１１は、リフトシリンダ１３が発生する動力によって作動する。リフトシリンダ１３は、リフトアーム１１を移動するための動力を発生する油圧シリンダである。リフトシリンダ１３の一端部は車両本体２に連結され、リフトシリンダ１３の他端部はリフトアーム１１に連結される。リフトシリンダ１３は、２つ設けられる。一方のリフトシリンダ１３は、車幅方向中心よりも右方に設けられ、他方のリフトシリンダ１３は、車幅方向中心よりも左方に設けられる。運転者が作業機レバーを操作するとリフトシリンダ１３が伸縮する。これにより、リフトアーム１１は上下方向に移動する。

バケット１２は、刃先１２Ｂを有する掘削部材である。なお、掘削部材は、刃先を有するブレードでもよい。バケット１２は、リフトアーム１１の先端部と連結され、リフトアーム１１を介して車両本体２に連結される。バケット１２は、バケットシリンダ１４が発生する動力によって作動する。バケットシリンダ１４は、バケット１２を移動するための動力を発生する油圧シリンダである。ベルクランク１５の中央部がリフトアーム１１に回転可能に連結される。バケットシリンダ１４の一端部は車両本体２に連結され、バケットシリンダ１４の他端部はベルクランク１５の一端部に連結される。ベルクランク１５の他端部は、チルトロッド１６を介してバケット１２に連結される。バケットシリンダ１４は、１つ設けられる。バケットシリンダ１４は、車幅方向の中央部に配置される。運転者が作業機レバーを操作するとバケットシリンダ１４が伸縮する。これにより、バケット１２は上下方向に移動する。バケット１２は、車両本体２の前方において移動する。

図２及び図３に示すように、車幅方向におけるバケット１２の両側の端部１２Ｅは、車幅方向においてタイヤ６よりも外側に配置される。すなわち、バケット１２の右側の端部１２Ｅと左側の端部１２Ｅとの車幅方向の距離は、右側のタイヤ６の外側面と左側のタイヤ６の外側面との車幅方向の距離よりも大きい。

図４は、本実施形態に係るホイールローダ１の一部を示す正面図であって、バケット１２を省略した図に相当する。本実施形態において、走行装置４は、エンジンで発生した動力を前輪５Ｆに伝達する動力伝達機構７と、動力伝達機構７の少なくとも一部を収容するハウジング８とを有する。エンジンは、車両本体２の後部に配置される。エンジンで発生した動力は、動力伝達機構７のデファレンシャルギアを介して、左右の前輪５Ｆに伝達される。デファレンシャルギアは、ハウジング８の球状部分８Ｂに収容される。以下の説明においては、デファレンシャルギアを収容するハウジング８の球状部分８Ｂを適宜、アクスルボール８Ｂ、と称する。アクスルボール８Ｂは、車幅方向の中央部に配置される。また、アクスルボール８Ｂは、バケットシリンダ１４よりも下方に配置される。

図５は、本実施形態に係るホイールローダ１の一部を拡大した斜視図である。図４及び図５に示すように、本実施形態において、ホイールローダ１は、車両本体２の少なくとも一部に支持され、バケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の領域の画像を取得するカメラ２０を備える。

本実施形態において、カメラ２０は、バケットシリンダ１４よりも下方に配置される。また、カメラ２０は、ハウジング８のアクスルボール８Ｂよりも上方に配置される。カメラ２０は、車幅方向の中央部に１つ配置される。カメラ２０は、アクスルボール８Ｂよりも僅かに前方に配置される。

また、本実施形態において、ホイールローダ１は、車両本体２に支持され、カメラ２０による撮影領域を照明する照明装置３０を備える。照明装置３０は、照明光を射出する前照灯を含む。本実施形態において、照明装置３０は、カメラ２０の上方に２つ設けられる。また、照明装置３０は、ケーシング３１に収容されている。ケーシング３１は、照明光の照射を妨げずに照明装置３０を保護するロッド部材３１Ｌを含む。ロッド部材３１Ｌは、照明装置３０の前方に配置される。

また、ホイールローダ１は、上下方向においてバケットシリンダ１４とカメラ２０との間に配置され、カメラ２０を保護するカバー部材４０を備える。本実施形態において、カバー部材４０は、カメラ２０及び照明装置３０よりも上方に配置された庇部材である。

図６及び図７は、本実施形態に係るカメラ２０の撮影領域を説明するための模式図である。カメラ２０の撮影領域は、カメラ２０の光学系の視野領域を含む。

図６に示すように、地面ＲＳとカメラ２０との上下方向の距離である高さＨは、１５００［ｍｍ］以上１８００［ｍｍ］以下である。また、前後方向のカメラ２０の画角αは、９０［°］以上１００［°］以下である。図７に示すように、車幅方向のカメラ２０の画角βは、約１２０［°］である。

カメラ２０は、バケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の領域の画像データを取得する。本実施形態において、カメラ２０の撮影領域は、地面ＲＳに接触した接地状態のバケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの領域である。

図７に示すように、カメラ２０の撮影領域は、バケット１２の両側の端部１２Ｆを含む。また、図６に示すように、カメラ２０の撮影領域は、前タイヤ６Ｆの前部を含む。すなわち、本実施形態においては、カメラ２０は、バケット１２が地面ＲＳに接触するように下降された状態で、バケット１２の両側の端部１２Ｆと、前タイヤ６Ｆの前部とが映り込むように、バケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳを撮影する。

図８は、本実施形態に係る画像認識システム５０の一例を示すブロック図である。画像認識システム５０は、カメラ２０で取得された画像データを画像処理する画像認識コントローラ５１と、画像認識コントローラ５１で生成された画像データを表示する表示装置５２とを有する。

カメラ２０は、撮影領域の動画データを取得するビデオカメラ機能を有する。カメラ２０で取得された画像データ（動画データ）は、ホイールローダ１に搭載されている画像認識コントローラ５１に出力される。画像認識コントローラ５１は、カメラ２０で取得された画像データを画像処理して、表示装置５２に表示させるための動画データを生成する。表示装置５２は、画像認識コントローラ５１で生成された動画データを表示する。カメラ２０で取得された動画データがリアルタイムで表示装置５２に表示される。

図９は、本実施形態に係る運転室３の一例を模式的に示す図である。図９は、運転室３の運転席に着座した運転者が見ている景色を模式的に示す。

表示装置５２は、車両本体２の運転室３に配置される。表示装置５２は、カメラ２０で取得された動画データを表示する。運転者は、運転室３に設けられている表示装置５２を見て、バケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの状況を視認することができる。

運転室３には、計器、電子機器、モニタ装置、及び運転操作装置など、複数の機器が設けられている。運転室３の前部にはフロントガラス５３が設けられる。フロントガラス５３は、運転室３のピラー５４に支持されている。カメラ２０で取得された動画データを表示する表示装置５２は、ピラー５４に支持される。表示装置５２がピラー５４に支持されているので、運転者は、表示装置５２に遮られることなく、フロントガラス５３を介して外部の状況を視認することができる。

図９に示すように、ホイールローダ１においては、運転室３の運転者は、フロントガラス５３を介して、リフトアーム１１及びバケットシリンダ１４などを視認可能であるものの、地面ＲＳの状況を視認することは困難である。特に、接地状態のバケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの状況を直接的に目視することは困難である。

本実施形態においては、接地状態のバケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの動画データがカメラ２０で取得され、表示装置５２に表示される。これにより、運転者は、接地状態のバケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの状況をカメラ２０及び表示装置５２を介して視認することができる。

ホイールローダ１においては、例えば図１に示したように、バケット１２が地面ＲＳに接触した状態で掘削物に向かって前進する動作が実施される場合が多い。その動作が実施される場合、バケット１２で掘削された掘削物の一部が前タイヤ６Ｆの前方に転がり込むことがある。

図１０は、バケット１２が地面ＲＳに接触した状態で、バケット１２で掘削物を掘削するために掘削物に向かってホイールローダ１が前進したときの掘削物の挙動の一例を模式的に示す図である。図１０に示すように、バケット１２の前方の掘削物のうち、バケット１２で保持しきれなかった掘削物の一部が、バケット１２の端部１２Ｆを介して、バケット１２の後方に廻り込み、前タイヤ６Ｆの前方に転がり込むことがある。

ホイールローダ１の運転者が接地状態のバケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの状況を把握することが困難な場合、その運転者は、前タイヤ６Ｆの前方に転がり込んだ掘削物に気付かずにホイールローダ１を前進させてしまう。その結果、前タイヤ６Ｆがその掘削物に乗り上げることとなる。その掘削物が例えば鋭利な角を有する石である場合、その石に乗り上げた前タイヤ６Ｆが破損する可能性がある。

本実施形態においては、バケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの動画データを取得するカメラ２０が設けられ、そのカメラ２０で取得された動画データがリアルタイムで表示装置５２に表示される。したがって、ホイールローダ１の運転者は、接地状態のバケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの状況を迅速かつ円滑に把握することができる。

運転者は、表示装置５２に表示される動画データを見て、前タイヤ６Ｆの破損を抑制するための措置を講じることができる。運転者は、表示装置５２に表示される動画データを見て、前タイヤ６Ｆの前方に掘削物が転がり込んだことを認識した場合、その掘削物に前タイヤ６Ｆが乗り上げないように、ブレーキペダルを操作してホイールローダ１を停止させたり、ホイールローダ１の進行方向を変更させたりするなど、前タイヤ６Ｆの破損を抑制するための措置を講じることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、バケット又はブレードのような刃先を有する掘削部材１２と前タイヤ６Ｆとの間の撮影領域の動画データを取得するカメラ２０がホイールローダ１に設けられるので、掘削部材１２から前タイヤ６Ｆの前方に転がり込む掘削物の運転者による確認がカメラ２０によって支援される。これにより、運転者は、前タイヤ６Ｆの破損を抑制するための措置を講じることができる。

また、本実施形態によれば、カメラ２０は、下降され接地状態の掘削部材１２と前タイヤ６Ｆとの間の路面ＲＳの領域を撮影する。接地状態の掘削部材１２が前進するとき、掘削物の一部が掘削部材１２の後ろに廻り込んで、前タイヤ６Ｆの前方に転がり込むことが多い。したがって、接地状態の掘削部材１２と前タイヤ６Ｆとの間の路面ＲＳの領域がカメラ２０で撮影されることにより、運転者は掘削物を認識することができ、前タイヤ６Ｆの破損を抑制するための措置が効果的に実施される。

また、本実施形態によれば、カメラ２０は、車幅方向の中央部に配置されたバケットシリンダ１４よりも下方に配置される。これにより、カメラ２０は、バケットシリンダ１４に妨げられることなく、掘削部材１２と前タイヤ６Ｆとの間の撮影領域の動画データを円滑に取得することができる。

また、本実施形態によれば、カメラ２０は、動力伝達機構７を収容するハウジング８よりも上方に配置される。本実施形態においては、カメラ２０は、デファレンシャルギアを収容するアクスルボール８Ｂの上方に配置される。これにより、カメラ２０は、アクスルボール８Ｂによって保護される。前タイヤ６Ｆの回転により、地面ＲＳから泥がはねる可能性がある。アクスルボール８Ｂは、上下方向において、地面ＲＳとカメラ２０との間に配置されている。そのため、泥がカメラ２０に付着することを抑制することができる。また、アクスルボール８Ｂは、地面ＲＳから十分な高さに配置される。カメラ２０はそのアクスルボール８Ｂよりも更に上方に配置される。これにより、地面ＲＳからの泥がカメラ２０に付着することが十分に抑制される。

また、本実施形態においては、バケットシリンダ１４とカメラ２０との間に、カメラ２０を保護するカバー部材４０が設けられる。これにより、例えばバケット１２が上昇し、その上昇したバケット１２から掘削物の一部が落下しても、カメラ２０はカバー部材４０で保護される。そのため、カメラ２０の破損が抑制される。

また、本実施形態においては、カメラ２０は、車幅方向の中央部に配置される。これにより、掘削部材１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの領域が万遍なくカメラ２０によって撮影される。

また、本実施形態においては、カメラ２０は、車幅方向の中央部に１つだけ配置される。これにより、画像認識システム５０のコストが抑制される。

また、本実施形態においては、カメラ２０の撮影領域は、掘削部材１２の両側の端部１２Ｆを含む。図１０を参照して説明したように、バケット１２の前方の掘削物のうち、バケット１２で保持しきれなかった掘削物の一部は、バケット１２の端部１２Ｆを介して、バケット１２の後方に廻り込む可能性が高い。したがって、バケット１２の端部１２Ｆを撮影領域に含ませることにより、運転者は、カメラ２０で取得された動画データに基づいて、前タイヤ６Ｆの前方に転がり込む掘削物を早期に認識することができる。

また、本実施形態においては、カメラ２０の撮影領域は、前タイヤ６Ｆの前部を含む。これにより、運転者は、カメラ２０で取得された動画データに基づいて、前タイヤ６Ｆの前方に転がり込んだ掘削物と前タイヤ６Ｆとの位置関係を十分に認識することができるので、前タイヤ６Ｆを掘削物に乗り上げさせないための措置を適切に講じることができる。

また、本実施形態によれば、カメラ２０の撮影領域を照明する照明装置３０が設けられる。これにより、夜間又は暗所の作業においても、前タイヤ６Ｆの前方に転がり込む掘削物の画像をカメラ２０で取得することができる。

また、本実施形態によれば、カメラ２０で取得された画像を表示する表示装置５２が運転室３に配置される。これにより、運転者は、運転室３でホイールローダ１を操作しながら、掘削部材１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの状況をリアルタイムに認識することができる。

なお、本実施形態において、カメラ２０は、車幅方向の中央部からずれた位置に配置されてもよい。また、カメラ２０は、複数設けられてもよい。

なお、本実施形態において、カメラ２０の撮影領域は、前タイヤ６Ｆの前部を含まなくてもよい。カメラ２０は、バケット１２と前タイヤ６Ｆとの間の地面ＲＳの動画データを取得できればよい。

１ ホイールローダ（作業車両）
２ 車両本体
３ 運転室
４ 走行装置
５ 車輪
５Ｆ 前輪
５Ｒ 後輪
６ タイヤ
６Ｆ 前タイヤ
６Ｒ 後タイヤ
７ 動力伝達機構
１０ 作業機
１１ リフトアーム
１２ バケット（掘削部材）
１２Ｂ 刃先
１３ リフトシリンダ（油圧シリンダ）
１４ バケットシリンダ（油圧シリンダ）
１５ ベルクランク
１６ チルトロッド
２０ カメラ
３０ 照明装置
３１ ケーシング
３１Ｌ ロッド部材
４０ カバー部材
５０ 画像認識システム
５１ 画像認識コントローラ
５２ 表示装置
５３ フロントガラス

Claims (8)

1. タイヤが装着される車両本体と、
   前記車両本体の前方において前記車両本体に連結され、前記車両本体の車幅方向において前記タイヤよりも外側に配置される端部を有する掘削部材と、
   前記車幅方向の中央部に配置され、前記掘削部材を移動するための油圧シリンダと、
   前記タイヤに動力を伝達する動力伝達機構を収容するハウジングと、
   前記油圧シリンダよりも下方及び前記ハウジングよりも上方において前記車両本体の一部に支持され、前記掘削部材の両側の端部を含み前記掘削部材と前記タイヤとの間の領域の画像を取得するカメラと、
   を備える作業車両。
2. 前記領域は、接地状態の前記掘削部材と前記タイヤとの間である、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記油圧シリンダと前記カメラとの間に配置され、前記カメラを保護するカバー部材を備える、
   請求項１又は請求項２に記載の作業車両。
4. 前記カメラは、前記車幅方向の中央部に配置される、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業車両。
5. 前記カメラは、前記車幅方向の中央部に１つ配置される、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業車両。
6. 前記領域は、前記タイヤの前部を含む、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車両。
7. 前記車両本体に支持され、前記領域を照明する照明装置を備える、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の作業車両。
8. 前記車両本体に設けられた運転室に配置され、前記カメラで取得された前記画像を表示する表示装置を備える、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の作業車両。

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