KR102540640B1 - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

상부 선회체가 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 배치된 작업 기계에 있어서, 당해 작업 기계의 주위에 존재하는 장해물에 대하여 상부 선회체가 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있는 작업 기계를 제공한다. 작업 기계는, 검출 장치와, 위치 특정 장치와, 동작 제어 장치를 구비한다. 위치 특정 장치는, 검출 장치에 의한 검출 결과를 이용하여, 검출 장치에 대한 장해물의 위치를 산출하는 산출부와, 산출부에서 산출된 검출 장치에 대한 장해물의 위치를, 상부 선회체에 대한 장해물의 위치로 변환하는 변환부와, 변환부에 의한 변환 결과를 이용하여, 평면에서 보아 상부 선회체의 측면보다도 외측에 설정된 가상 경계면에 대한 장해물의 위치를 특정하는 특정부를 포함한다. 동작 제어 장치는, 특정부에 의해 특정된 가상 경계면에 대한 장해물의 위치에 기초하여, 상부 선회체가 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상부 선회체의 동작을 제어한다.

Description

작업 기계{Work machine}

본 발명은 하부 주행체에 대하여 상부 선회체가 선회 가능하게 배치된 작업 기계에 관한 것으로서, 상세하게는, 작업 기계의 주위에 존재하는 장해물에 따라, 작업 기계의 동작을 제어하는 기술에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 작업 기계에서는, 하부 주행체에 대하여 상부 선회체가 선회 가능하게 배치되어 있다. 이러한 작업 기계의 주위에는, 운전석에 착좌하고 있는 오퍼레이터로부터 보이기 어렵게 되는 영역이 존재한다. 당해 영역에 장해물이 존재하면, 오퍼레이터는 당해 장해물을 직접 시인할 수 없다.

일본 특허 공개 제2007-23486호 공보는, 이러한 상황에 있어서, 상부 선회체와 장해물의 접촉을 회피하기 위한 기술을 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2007-23486호 공보에 기재된 접촉 회피 제어 장치는, 장해물을 검출하는 검출 장치로서의 밀리미터파 레이더를 구비하고, 상부 선회체가 선회나 후진 등의 작동을 할 때에 상부 선회체의 주위에 설정되는 충돌 방지 영역 내에 장해물이 위치하는 것을 검출한 경우, 강제적인 작동 정지를 한다. 일본 특허 공개 제2007-23486호 공보에 기재된 접촉 회피 제어 장치에서는, 장해물을 검출하는 검출 장치로서의 밀리미터파 레이더부터 장해물까지의 거리에 기초하여, 상부 선회체의 동작을 제어하고 있다.

일본 특허 공개 제2007-23486호 공보에 기재된 접촉 회피 제어 장치에서는, 검출 장치부터 장해물까지의 거리만을 기초로 하여, 상부 선회체의 접촉 회피 동작이 행하여진다. 그로 인해, 실제의 상부 선회체와 장해물의 위치 관계에 기초하여, 적절한 접촉 회피 동작을 행하기는 어렵다.

예를 들어, 검출 장치부터 장해물까지의 거리가 멀더라도, 상부 선회체의 특정한 부위가 장해물에 근접했을 가능성이 있다. 즉, 검출 장치부터 장해물까지의 거리가 멀더라도, 상부 선회체가 장해물에 접촉할 우려가 있다. 그 때문에, 검출 장치부터 장해물까지의 거리가 길더라도, 접촉 회피 동작을 행하지 않을 수 없다. 그 결과, 접촉 회피 동작이 필요 이상으로 빈번히 행하여져서, 작업 기계의 작업 효율이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 상부 선회체가 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 배치된 작업 기계에 있어서, 당해 작업 기계의 주위에 존재하는 장해물에 대하여 상부 선회체가 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있는 작업 기계를 제공하는 것이다.

본원의 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위한 방책에 대하여 검토하였다. 그리고, 상부 선회체의 측면보다도 외측에 가상의 경계면을 설정하고, 당해 경계면에 대한 장해물의 위치를 특정하는 것에 상도하였다. 상기 경계면은 상부 선회체에 따라서 설정되므로, 경계면과 장해물의 위치 관계를 파악하기 위해서는, 상부 선회체를 기준으로 해서, 장해물의 위치를 파악하면 된다. 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이다.

본 발명에 의한 작업 기계는, 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 배치된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 상부 선회체의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 적어도 하나의 검출 장치와, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 의해 검출된 상기 장해물의 상기 상부 선회체에 대한 위치를 특정하는 위치 특정 장치와, 상기 위치 특정 장치에 의해 특정된 상기 장해물의 상기 상부 선회체에 대한 위치에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 동작 제어 장치를 구비하고, 상기 위치 특정 장치는, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 의한 검출 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 대한 상기 장해물의 위치를 산출하는 산출부와, 상기 산출부에서 산출된 상기 적어도 하나의 검출 장치에 대한 상기 장해물의 위치를, 상기 상부 선회체에 대한 상기 장해물의 위치로 변환하는 변환부와, 상기 변환부에 의한 변환 결과를 이용하여, 평면에서 보아 상기 상부 선회체의 측면보다도 외측에 설정된 가상 경계면에 대한 상기 장해물의 위치를 특정하는 특정부를 포함하고, 상기 동작 제어 장치는, 상기 특정부에 의해 특정된 상기 가상 경계면에 대한 상기 장해물의 위치에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 작업 기계로서의 유압 셔블의 개략 구성을 도시하는 우측면도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 유압 셔블의 평면도이다.
도 3은, 도 1에 도시하는 유압 셔블이 구비하는 유압 회로를 도시하는 도면이다.
도 4는, 장해물 센서 및 컨트롤러를 도시하는 블록도이다.
도 5는, 가상 경계면을 도시하는 설명도이다.
도 6은, 위치 특정 장치가 실행하는 위치 특정 제어를 도시하는 흐름도이다.
도 7은, 컨트롤러가 실행하는 안전 제어를 도시하는 흐름도이다.
도 8a는, 상부 선회체가 우회전(시계 방향)으로 선회하고 있는 상태이며, 또한, 장해물이 감속 영역보다도 외측에 위치하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8b는, 상부 선회체가 도 8a에 도시하는 상태로부터 더욱 선회함으로써, 장해물의 일부가 감속 영역에 존재하는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9a는, 상부 선회체가 기준 위치(상부 선회체의 전후 방향이 하부 주행체의 전후 방향과 일치하는 위치)로부터 좌회전(반시계 방향)의 방향으로 90도 선회한 상태에서, 하부 주행체가 전진하고 있을 때에, 장해물이 감속 영역보다도 외측에 위치하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9b는, 하부 주행체가 도 9a에 도시하는 상태로부터 더욱 전진함으로써, 장해물의 일부가 감속 영역에 존재하는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 10은, 본 발명의 실시 형태 응용예 1에 있어서의 장해물 센서 및 컨트롤러를 도시하는 블록도이다.
도 11은, 본 발명의 실시 형태 응용예 1에 있어서, 위치 특정 장치가 실행하는 위치 특정 제어를 도시하는 흐름도이다.
도 12는, 유압 셔블의 캡 내에 배치되는 표시 장치의 표시 화면이며, 상부 선회체에 대한 장해물의 위치를 표시하는 양태의 일례를 도시하는 설명도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 의한 작업 기계로서의 유압 셔블(10)에 대하여 설명한다. 도 1은, 유압 셔블(10)의 개략 구성을 도시하는 우측면도이다.

유압 셔블(10)은 하부 주행체(12)와, 상부 선회체(14)와, 작업 장치(16)를 구비한다. 이하, 이들에 대하여 설명한다.

하부 주행체(12)는 좌우 한 쌍의 크롤러(121L, 121R)(도 2 참조)를 갖는다. 좌우 한 쌍의 크롤러(121L, 121R)가 동작함으로써, 하부 주행체(12)가 지면(G1)을 따라서 이동한다.

상부 선회체(14)는 하부 주행체(12)의 상방에 위치하고 있다. 상부 선회체(14)는 하부 주행체(12)에 대하여 선회 가능하게 배치되어 있다. 상부 선회체(14)가 선회할 때의 중심축선(CL1)은, 상하 방향으로 연장되어 있다. 또한, 중심축선(CL1)은, 평면에서 보아 상부 선회체(14)의 선회 중심(C1)(도 2 참조)에 상당한다.

상부 선회체(14)는 선회 프레임(140)과, 엔진 룸(141)과, 캡(143)을 포함한다. 이하, 이들에 대하여 설명한다.

선회 프레임(140)은 하부 주행체(12)에 대하여 선회 가능하게 배치되어 있다. 선회 프레임(140)은 엔진 룸(141)과, 캡(143)과, 작업 장치(16)를 지지한다.

엔진 룸(141)은 선회 프레임(140)의 상면에 배치되어 있다. 엔진 룸(141)은 유압 셔블(10)의 구동원으로서의 엔진을 수용한다.

캡(143)은 선회 프레임(140)의 상면에 배치되어 있다. 캡(143)은, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석과, 오퍼레이터가 유압 셔블(10)을 조작하기 위한 각종 조작 장치를 수용한다.

작업 장치(16)는 선회 프레임(140)의 상면에 배치되어 있다. 작업 장치(16)는 붐(161)과, 암(162)과, 버킷(163)과, 붐 실린더(164)와, 암 실린더(165)와, 버킷 실린더(166)를 포함한다.

붐(161)은 선회 프레임(140)에 대하여 기복 방향으로 회동 가능하게 배치되어 있다. 암(162)은 붐(161)의 선단부에 대하여 회동 가능하게 배치되어 있다. 버킷(163)은 암(162)의 선단부에 대하여 회동 가능하게 배치되어 있다.

붐 실린더(164)는 붐(161)을 선회 프레임(140)에 대하여 기복 방향으로 회동시키도록 구동한다. 암 실린더(165)는 암(162)을 붐(161)에 대하여 회전시키도록 구동한다. 버킷 실린더(166)는 버킷(163)을 암(162)에 대하여 회동시키도록 구동한다.

또한, 도시는 하지 않았지만, 유압 셔블(10)은 주행 장치와, 선회 장치를 구비한다. 주행 장치는, 하부 주행체(12)를 주행시키기 위하여 사용된다. 선회 장치는, 상부 선회체(14)를 하부 주행체(12)에 대하여 선회시키기 위하여 사용된다.

도 2를 참조하면서, 상부 선회체(14)에 대하여 재차 설명한다. 도 2는, 유압 셔블(10)의 평면도이다.

상부 선회체(14)는 측면(14S)을 갖는다. 측면(14S)은, 평면에서 보아 상부 선회체(14)의 외측 테두리를 규정한다. 측면(14S)은, 전방측면(14SF)과, 우측면(14SR)과, 좌측면(14SL)과, 후측면(14SB)을 포함한다.

상부 선회체(14)에는, 복수(본 실시 형태에서는, 3개)의 검출 장치로서의 장해물 센서(48R, 48L, 48B)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 장해물 센서(48R)는, 우측면(14SR)에 배치되어 있다. 장해물 센서(48L)는, 좌측면(14SL)에 배치되어 있다. 장해물 센서(48B)는 후측면(14SB)에 배치되어 있다. 또한, 장해물 센서(48R, 48L, 48B)의 상세에 대해서는 후술한다.

도 3을 참조하면서, 유압 셔블(10)이 구비하는 유압 회로(18A)에 대하여 설명한다. 도 3은, 유압 회로(18A)를 도시하는 도면이다.

유압 회로(18A)는 유압 셔블(10)이 구비하는 주행 장치에 사용된다. 유압 셔블(10)은 유압 회로(18A) 이외에, 유압 회로(18B)를 구비한다. 유압 회로(18B)는 유압 셔블(10)이 구비하는 선회 장치에 사용된다. 유압 회로(18B)는 유압 회로(18A)와 마찬가지의 구조를 갖고 있다. 그래서, 이하에서는, 유압 회로(18A)에 대해서만 설명하고, 유압 회로(18B)의 상세한 설명은 생략한다.

유압 회로(18A)는 유압 펌프(20)와, 유압 모터(22)와, 파일럿 펌프(24)와, 컨트롤 밸브(26)와, 조작 장치(28)를 포함한다.

유압 펌프(20)는 유압 셔블(10)이 구비하는 엔진에 의해 구동된다. 유압 펌프(20)는 유압 모터(22)에 작동유를 공급한다.

유압 모터(22)는 작동유가 공급됨으로써 구동된다. 주행 장치를 구성하는 유압 회로(18A)에서는, 유압 모터(22)는 크롤러(121L(121R))를 구동하는 주행 모터이다. 선회 장치를 구성하는 유압 회로(18B)에서는, 유압 모터(22)는 상부 선회체(14)를 선회시키는 선회 모터이다.

유압 모터(22)는 제1 포트(221) 및 제2 포트(222)를 갖는다. 유압 모터(22)는 출력축을 갖고, 제1 포트(221)에 작동유가 공급될 때에는, 당해 공급된 작동유의 유량에 대응한 속도로 상기 출력축이 제1 회전 방향으로 회전함과 함께, 제2 포트(222)로부터 작동유가 배출된다. 한편, 유압 모터(22)는 제2 포트(222)에 작동유가 공급될 때에는, 당해 공급된 작동유의 유량에 대응한 속도로 상기 출력축이 제1 회전 방향과는 반대의 방향인 제2 회전 방향으로 회전함과 함께, 제1 포트(221)로부터 작동유가 배출된다.

구체적으로는, 주행 장치를 구성하는 유압 회로(18A)에서는, 유압 모터(22)의 출력축이 제1 회전 방향으로 회전하면, 크롤러(121L(121R))가 전진 방향으로 이동하고, 유압 모터(22)의 출력축이 제2 회전 방향으로 회전하면, 크롤러(121L(121R))가 후진 방향으로 이동한다. 선회 장치를 구성하는 유압 회로(18B)에서는, 유압 모터(22)의 출력축이 제1 회전 방향으로 회전하면, 상부 선회체(14)가 우측 방향으로 선회하고, 유압 모터(22)의 출력축이 제2 회전 방향으로 회전하면, 상부 선회체(14)가 좌측 방향으로 선회한다.

컨트롤 밸브(26)는 유압 펌프(20)와 유압 모터(22) 사이에 위치하고 있다. 컨트롤 밸브(26)는 유압 펌프(20)로부터 유압 모터(22)에 공급되는 작동유의 방향 및 유량을 변화시킨다. 도 3에 도시하는 예에서는, 컨트롤 밸브(26)는 제1 파일럿 포트(261) 및 제2 파일럿 포트(262)를 갖는 3위치의 파일럿 조작 전환 밸브이다.

컨트롤 밸브(26)는 제1 파일럿 포트(261) 및 제2 파일럿 포트(262) 중 어느 곳에도 파일럿압이 공급되고 있지 않을 때에는, 중립 위치(도 3에 있어서의 중단의 위치)를 유지한다. 이에 의해, 유압 펌프(20)로부터 유압 모터(22)에의 작동유의 공급을 차단하여, 유압 모터(22)의 회전을 정지시킨다.

컨트롤 밸브(26)는 제1 파일럿 포트(261)에 파일럿압이 공급되고 있을 때에는, 중립 위치(도 3에 있어서의 중단의 위치)로부터 제1 동작 위치(도 3에 있어서의 상단의 위치)로 전환된다. 이때의 스트로크에 대응한 유량으로 유압 펌프(20)로부터 유압 모터(22)의 제1 포트(221)에 작동유가 공급되는 것을 허용하면서, 제2 포트(222)로부터 탱크에 작동유가 복귀되는 것을 허용한다.

컨트롤 밸브(26)는 제2 파일럿 포트(262)에 파일럿압이 공급되고 있을 때에는, 중립 위치(도 3에 있어서의 중단의 위치)로부터 제2 동작 위치(도 3에 있어서의 하단의 위치)로 전환된다. 이때의 스트로크에 대응한 유량으로 유압 펌프(20)로부터 유압 모터(22)의 제2 포트(222)에 작동유가 공급되는 것을 허용하면서, 제1 포트(221)로부터 탱크에 작동유가 복귀되는 것을 허용한다.

파일럿 펌프(24)는 유압 펌프를 포함한다. 파일럿 펌프(24)는 유압 셔블(10)이 구비하는 엔진에 의해 구동됨으로써, 파일럿용유를 토출한다. 토출된 파일럿용유는, 파일럿 라인(30)에 의해, 제1 파일럿 포트(261) 및 제2 파일럿 포트(262)에 공급된다. 즉, 파일럿 펌프(24)는 컨트롤 밸브(26)의 파일럿 유압원으로서 기능한다.

조작 장치(28)는 파일럿 라인(30)에 설치되어 있다. 조작 장치(28)는 오퍼레이터로부터의 조작 명령을 받음과 함께, 감압 밸브로서 기능한다. 구체적으로는, 제1 파일럿 포트(261) 및 제2 파일럿 포트(262) 중, 조작 장치(28)에 입력된 조작 명령에 대응하는 파일럿 포트에의 파일럿 펌프(24)로부터의 파일럿용유의 공급을 허용하면서, 당해 조작 명령의 크기에 대응한 비율로 파일럿용유의 압력을 증대시킨다. 이에 의해, 당해 조작 명령에 대응하는 파일럿 포트에 대하여 최종적으로 공급되는 파일럿압을 조정한다.

주행 장치를 구성하는 유압 회로(18A)에서는, 조작 장치(28)는 예를 들어, 페달이어도 되고, 레버여도 된다. 선회 장치를 구성하는 유압 회로(18B)에서는, 조작 장치(28)는 예를 들어, 레버이다.

파일럿 라인(30)은 제1 파일럿 라인(301)과, 제2 파일럿 라인(302)과, 제3 파일럿 라인(303)을 포함한다. 제1 파일럿 라인(301)은 조작 장치(28)와 제1 파일럿 포트(261)를 접속한다. 제2 파일럿 라인(302)은 조작 장치(28)와 제2 파일럿 포트(262)를 접속한다. 제3 파일럿 라인(303)은 파일럿 펌프(24)와 조작 장치(28)를 접속한다.

유압 셔블(10)은 안전 장치(40)를 더 구비한다. 안전 장치(40)는 상부 선회체(14)가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을, 유압 셔블(10)에 행하게 한다.

안전 장치(40)는 제1 제한 밸브(41)와, 제2 제한 밸브(42)와, 복수의 센서와, 컨트롤러(44)를 구비한다. 이하, 이들에 대하여 설명한다.

제1 제한 밸브(41)는 제1 파일럿 라인(301)에 설치되어 있다. 제1 제한 밸브(41)는 조작 장치(28)와 컨트롤 밸브(26)의 제1 파일럿 포트(261) 사이에 위치하고 있다.

제1 제한 밸브(41)는 가변 솔레노이드(411)를 갖는 전자 역비례 밸브에 의해 구성된다. 가변 솔레노이드(411)에 명령이 입력되고 있지 않을 때, 제1 제한 밸브(41)는 완전 개방 상태를 유지한다. 즉, 조작 명령대로의 파일럿압이 컨트롤 밸브(26)에 공급된다.

한편, 가변 솔레노이드(411)에 정지 명령(구체적으로는, 최대 여자 전류)이 입력되었을 때, 제1 제한 밸브(41)는 완전히 밸브 폐쇄된다. 그 결과, 조작 명령에 무관하게, 컨트롤 밸브(26)(제1 파일럿 포트(261))에의 파일럿압의 공급을 차단하여, 컨트롤 밸브(26)를 중립 위치로 복귀시킴으로써, 유압 모터(22)를 강제 정지시킨다.

또한, 가변 솔레노이드(411)에 억제 명령(구체적으로는, 최대 여자 전류보다도 작은 여자 전류)이 입력되었을 때에는, 당해 억제 명령에 대응한 비율로 밸브 폐쇄된다. 그 결과, 조작 명령에 의해 지정되는 파일럿압보다도 파일럿압을 저감시켜서, 유압 모터(22)의 제1 회전 방향에서의 회전 속도를 조작 명령에 의해 지정되는 속도보다도 작게 한다.

제2 제한 밸브(42)는 제2 파일럿 라인(302)에 설치되어 있다. 제2 제한 밸브(42)는 조작 장치(28)와 컨트롤 밸브(26)의 제2 파일럿 포트(262) 사이에 위치하고 있다.

제2 제한 밸브(42)는 제1 제한 밸브(41)와 마찬가지로, 가변 솔레노이드(421)를 갖는 전자 역비례 밸브에 의해 구성된다. 제2 제한 밸브(42)는 제1 제한 밸브(41)와 마찬가지로 동작하므로, 제2 제한 밸브(42)의 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

상기 안전 장치(40)가 구비하는 복수의 센서는, 파일럿압 센서(471, 472)와, 장해물 센서(48R, 48L, 48B)와, 선회각 센서(49)를 포함한다.

파일럿압 센서(471)는, 조작 장치(28)에 부여되는 조작 명령에 관한 정보로서, 파일럿 포트(261)에 입력되는 파일럿압의 크기에 관한 신호를 생성한다. 파일럿압 센서(472)도, 파일럿압 센서(471)와 마찬가지로 동작한다.

장해물 센서(48R)는, 상부 선회체(14)의 우측에 위치하는 장해물을 검출함과 함께, 검출한 장해물의 상부 선회체(14)에 대한 위치를 특정한다. 장해물 센서(48L)는, 상부 선회체(14)의 좌측에 위치하는 장해물을 검출함과 함께, 검출한 장해물의 상부 선회체(14)에 대한 위치를 특정한다. 장해물 센서(48B)는 상부 선회체(14)의 후방측에 위치하는 장해물을 검출함과 함께, 검출한 장해물의 상부 선회체(14)에 대한 위치를 특정한다.

선회각 센서(49)는 하부 주행체(12)에 대한 상부 선회체(14)의 선회 각도에 관한 신호를 생성한다.

컨트롤러(44)는 예를 들어, 중앙 연산 처리 장치가 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 판독하고, 소정의 처리를 행함으로써 실현된다. 또한, 컨트롤러(44)의 적어도 일부를, ASIC 등의 집적 회로에 의해 실현해도 된다.

컨트롤러(44)는 장해물 센서(48R, 48L, 48B) 및 선회각 센서(49)에 의해 생성되는 신호를 도입하고, 당해 신호에 기초하여 유압 모터(22)의 동작에 관한 안전 제어를 행한다.

도 4를 참조하면서, 장해물 센서(48R, 48L, 48B) 및 컨트롤러(44)에 대해 설명한다. 도 4는, 장해물 센서(48R, 48L, 48B) 및 컨트롤러(44)를 도시하는 블록도이다.

본 실시 형태에서는, 복수의 장해물 센서(48R, 48L, 48B)는, 서로 동일한 것이 채용되어 있다. 그래서, 이하에서는, 장해물 센서(48R)에 대해서만 설명하고, 장해물 센서(48L, 48B)에 관한 설명은 생략한다.

장해물 센서(48R)는, 예를 들어, 레이저 센서이다. 레이저 센서는, 예를 들어, 레이저 빔을 스캔하고, 레이저 빔이 반사되는 위치까지의 거리(레이저 빔을 반사한 장해물까지의 거리)와, 당해 레이저 빔을 반사한 장해물이 위치하는 방향을 취득하는 것이기만 하면, 특별히 한정되지 않는다.

장해물 센서(48R)는, 검출부(480)와, 위치 특정 장치(481)를 구비한다. 검출부(480)는 장해물을 검출한다. 위치 특정 장치(481)는 검출부(480)에 의해 검출된 장해물의 상부 선회체(14)에 대한 위치를 특정한다.

위치 특정 장치(481)는 산출부(4811)와, 변환부(4812)와, 특정부(4813)를 포함한다. 이하, 이들에 대하여 설명한다.

산출부(4811)는 장해물 센서(48R)에 의한 검출 결과를 이용하여, 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를 산출한다. 여기서, 장해물 센서(48R)에 의한 검출 결과는, 예를 들어, 장해물이 위치하는 방향과, 장해물까지의 거리를 포함한다. 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치는, 예를 들어, 평면에서 보아 장해물 센서(48R)가 배치된 위치를 원점으로 하는 2차원 좌표계에서의 장해물의 위치이다. 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를 산출하는 방법은, 예를 들어, 상기와 같이 레이저 빔을 스캔함으로써 얻어지는 장해물까지의 거리와 장해물이 위치하는 방향을 사용하여 산출된다. 또한, 장해물이 위치하는 방향은, 예를 들어, 장해물 센서(48R)와 장해물을 연결하는 직선과, 당해 직선과 소정의 기준선(예를 들어, 레이저 빔을 조사할 때의 기준이 되는 방향으로 연장되는 직선)이 이루는 각도에 의해 특정된다.

변환부(4812)는 산출부(4811)에서 산출된 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치로 변환한다. 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치는, 예를 들어, 평면에서 보아 상부 선회체(14)의 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 2차원 좌표계에서의 장해물의 위치이다. 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치로 변환하는 방법은, 예를 들어, 이하와 같다.

우선, 장해물의 위치를 특정하기 위한 원점을 보정한다. 구체적으로는, 장해물 센서(48R)의 위치로부터 상부 선회체(14)의 선회 중심(C1)의 위치로 원점을 변경한다. 이러한 원점의 보정은, 장해물 센서(48R)의 선회 중심(C1)에 대한 위치를 참조하여 행하여진다.

계속해서, 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 좌표축의 회전 각도에 따라, 장해물의 위치를 보정한다. 예를 들어, 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 좌표계의 X축 및 Y축이 장해물 센서(48R)의 위치를 원점으로 하는 좌표계의 X축 및 Y축에 대하여 경사져 있는 경우에는, 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 좌표계에서의 위치로 되도록, X축 방향의 위치 및 Y축 방향의 위치를 보정한다. 이러한 보정은, 예를 들어, 삼각함수를 사용하여 행하여진다.

이와 같이 하면, 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치로 변환할 수 있다.

특정부(4813)는 변환부(4812)에 의한 변환 결과를 이용하여, 가상 경계면(142)(도 5 참조)에 대한 장해물의 위치를 특정한다. 가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치를 특정하기 위한 정보는, 예를 들어, 가상 경계면(142) 중, 장해물에 가장 가까운 부분과, 당해 부분부터 장해물까지의 최단 거리를 포함한다.

도 5를 참조하면서, 가상 경계면(142)에 대하여 설명한다. 가상 경계면(142)은 평면에서 보아 상부 선회체(14)의 측면(14S)보다도 외측에 설정되어 있다. 가상 경계면(142)은 측면(14S)을 따라서 설정되어 있다. 가상 경계면(142)은 우측 가상 경계면(142R)과, 좌측 가상 경계면(142L)과, 후측 가상 경계면(142B)을 포함한다.

우측 가상 경계면(142R)은, 우측면(14SR)보다도 우측에 위치하고 있다. 우측 가상 경계면(142R)은, 우측면(14SR)과 평행하게 설정되어 있다. 우측 가상 경계면(142R)의 전단부는, 상부 선회체(14)의 전후 방향으로, 우측면(14SR)의 전단부와 대략 동일 위치에 있다. 우측 가상 경계면(142R)의 후단부는, 상부 선회체(14)의 전후 방향으로, 우측면(14SR)의 후단부보다도 후방에 있다. 우측면(14SR)으로부터 우측 가상 경계면(142R)까지의 거리는, 예를 들어, 500mm이다.

좌측 가상 경계면(142L)은, 좌측면(14SL)보다도 좌측에 위치하고 있다. 좌측 가상 경계면(142L)은, 좌측면(14SL)과 평행하게 설정되어 있다. 좌측 가상 경계면(142L)의 전단부는, 상부 선회체(14)의 전후 방향으로, 좌측면(14SL)의 전단부와 대략 동일 위치에 있다. 좌측 가상 경계면(142L)의 후단부는, 상부 선회체(14)의 전후 방향으로, 좌측면(14SL)의 후단부보다도 후방에 있다. 좌측면(14SL)으로부터 좌측 가상 경계면(142L)까지의 거리는, 우측면(14SR)으로부터 우측 가상 경계면(142R)까지의 거리와 같다.

후측 가상 경계면(142B)은 후측면(14SB)보다도 후방에 위치하고 있다. 가상 경계면(142B)은 후측면(14SB)과 평행하게 설정되어 있다. 후측 가상 경계면(142B)은 우측 가상 경계면(142R)의 후단부와 좌측 가상 경계면(142L)의 후단부를 접속한다. 후측면(14SB)으로부터 후측 가상 경계면(142B)까지의 거리는, 우측면(14SR)으로부터 우측 가상 경계면(142R)까지의 거리와 같다.

다시, 도 4를 참조하면서 설명한다. 컨트롤러(44)는 상부 선회체(14)가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 유압 셔블(10)에 행하게 한다. 컨트롤러(44)는 영역 판정부(441)와, 동작 제어부(442)와, 선택부(443)와, 동작 특정부(444)를 구비한다.

영역 판정부(441)는, 장해물이 소정의 영역에 존재하는지 여부를 판정한다. 영역 판정부(441)는 감속 판정부(4411)와, 정지 판정부(4412)를 포함한다.

감속 판정부(4411)는 장해물이 감속 영역(14A)에 존재하는지 여부를 판정한다. 정지 판정부(4412)는 장해물이 정지 영역(14B)에 존재하는지 여부를 판정한다.

도 5를 참조하면서, 감속 영역(14A) 및 정지 영역(14B)에 대하여 설명한다.

감속 영역(14A)은 평면에서 보아 가상 경계면(142)보다도 외측에 설정되어 있다. 감속 영역(14A)은 대략 일정한 폭으로 가상 경계면(142)을 따라서 연장되도록 설정되어 있다. 즉, 감속 영역(14A)의 외측 단부 테두리로부터 내측 단부 테두리까지의 거리는, 감속 영역(14A)이 연장되는 방향으로 전체 길이에 걸쳐서 대략 일정하다. 감속 영역(14A)의 외측 단부 테두리로부터 내측 단부 테두리까지의 거리는, 예를 들어, 1000mm이다.

정지 영역(14B)은 평면에서 보아 가상 경계면(142)보다도 외측에 설정되어 있다. 정지 영역(14B)은 감속 영역(14A)보다도 내측에 위치하고 있다. 정지 영역(14B)은 대략 일정한 폭으로 가상 경계면(142)을 따라서 연장되도록 설정되어 있다. 즉, 정지 영역(14B)의 외측 단부 테두리로부터 내측 단부 테두리까지의 거리는, 정지 영역(14B)이 연장되는 방향으로 전체 길이에 걸쳐서 대략 일정하다. 여기서, 정지 영역(14B)의 외측 단부 테두리는, 감속 영역(14A)의 내측 단부 테두리와 일치하고 있다. 정지 영역(14B)의 내측 단부 테두리는, 가상 경계면(142)과 일치하고 있다. 정지 영역(14B)의 외측 단부 테두리로부터 내측 단부 테두리까지의 거리는, 예를 들어, 500mm이다.

다시, 도 4를 참조하면서 설명한다. 동작 제어부(442)는 상부 선회체(14) 및 하부 주행체(12)의 적어도 한쪽 동작을 제어하고, 상부 선회체(14)가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 유압 셔블(10)에 행하게 한다. 동작 제어부(442)는 감속 제어부(4421)와, 정지 제어부(4422)를 포함한다.

감속 제어부(4421)는 장해물의 적어도 일부가 감속 영역(14A)에 존재하는 경우에, 상부 선회체(14)의 동작 속도를 감속한다. 정지 제어부(4422)는 장해물의 적어도 일부가 정지 영역(14B)에 존재하는 경우에, 상부 선회체(14)의 동작을 정지한다.

감속 제어부(4421)는 거리 산출부(44211)와, 명령값 산출부(44212)를 포함한다. 이하, 이들에 대하여 설명한다.

거리 산출부(44211)는, 장해물로부터 가상 경계면(142)까지의 최단 거리를 산출한다.

명령값 산출부(44212)는, 거리 산출부(44211)가 산출한 거리에 대응하는 전류 명령값(제1 제한 밸브(41) 및 제2 제한 밸브(42)를 구동하기 위한 전류 명령값)을 산출한다. 본 실시 형태에서는, 거리 산출부(44211)에 의해 산출된 거리가 짧아질수록, 전류 명령값이 크게 되어 있다. 전류 명령값의 산출은, 예를 들어, 컨트롤러(44)가 구비하는 기억 장치에 저장된 테이블을 사용함으로써 행하여진다.

선택부(443)는 가상 경계면(142)에 가장 가까운 장해물을 선택한다. 복수의 장해물이 존재하는 경우, 복수의 장해물 중, 가상 경계면(142)까지의 최단 거리가 가장 짧은 장해물이, 가상 경계면에 가장 가까운 장해물로서 선택된다. 장해물이 하나 밖에 존재하지 않는 것이라면, 당해 하나의 장해물이 가상 경계면(142)에 가장 가까운 장해물로서 선택된다.

동작 특정부(444)는 상부 선회체(14)의 동작 중, 상부 선회체(14)가 장해물에 접근하는 동작을 특정한다. 상부 선회체(14)가 장해물에 접근하는 동작은, 예를 들어, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치, 하부 주행체(12)에 대한 상부 선회체(14)의 선회 상태(예를 들어, 선회 각도나 선회 방향), 하부 주행체(12)의 주행 상태(예를 들어, 주행 방향)를 고려하여 특정된다.

도 6을 참조하면서, 위치 특정 장치(481)가 실행하는 위치 특정 제어에 대하여 설명한다. 도 6은, 위치 특정 장치(481)가 실행하는 위치 특정 제어를 도시하는 흐름도이다.

이하에서는, 위치 특정 장치(481)가 장해물 센서(48R)에 의한 검출 결과를 사용하는 경우에 대해 설명한다. 다른 장해물 센서(48L, 48B)에 의한 검출 결과를 사용하는 경우에 대해서는, 장해물(48R)에 의한 검출 결과를 사용하는 경우와 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.

위치 특정 장치(481)는 스텝 S11에 있어서, 장해물 센서(48R)에 의한 검출 결과를 이용하여, 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를 산출한다. 계속해서, 위치 특정 장치(481)는 스텝 S12에 있어서, 산출부(4811)에서 산출된 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치로 변환한다. 계속해서, 위치 특정 장치(481)는 스텝 S13에 있어서, 변환부(4812)에 의한 변환 결과를 이용하여, 가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치를 특정한다. 그 후, 위치 특정 장치(481)는 스텝 S14에 있어서, 스텝 S13에서 특정한 가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치를 컨트롤러(44)로 송신한다.

도 7을 참조하면서, 컨트롤러(44)가 실행하는 안전 제어에 대하여 설명한다. 도 7은, 컨트롤러(44)가 실행하는 안전 제어를 도시하는 흐름도이다.

컨트롤러(44)는 스텝 S21에 있어서, 위치 특정 장치(481)로부터 송신되어 온 장해물의 가상 경계면(142)에 대한 위치에 기초하여, 가상 경계면(142)에 가장 가까운 장해물을 선택한다.

계속해서, 컨트롤러(44)는 스텝 S22에 있어서, 스텝 S21에서 선택된 장해물의 가상 경계면(142)에 대한 위치와, 상부 선회체(14)의 하부 주행체(12)에 대한 선회 상태와, 하부 주행체(12)의 주행 상태에 기초하여, 제어해야 할 상부 선회체(14)의 동작을 특정한다.

계속해서, 컨트롤러(44)는 스텝 S23에 있어서, 스텝 S21에서 선택한 장해물의 적어도 일부가 감속 영역(14A)에 존재하는지 여부를 판정한다.

장해물의 적어도 일부가 감속 영역(14A)에 존재하는 경우(스텝 S23: "예"), 컨트롤러(44)는 스텝 S24에 있어서, 스텝 S21에서 선택한 장해물로부터 가상 경계면(142)까지의 최단 거리를 산출한다. 계속해서, 컨트롤러(44)는 스텝 S25에 있어서, 스텝 S24에서 산출한 거리에 대응하는 전류 명령값을 산출한다. 계속해서, 컨트롤러(44)는 스텝 S26에 있어서, 스텝 S25에서 산출한 전류 명령값에 기초하여, 제1 제한 밸브(41) 및 제2 제한 밸브(42)의 동작을 제어한다. 이에 의해, 상부 선회체(14)의 동작 속도가 감속된다. 그 후, 컨트롤러(44)는 안전 제어를 종료한다.

장해물의 적어도 일부가 감속 영역(14A)에 존재하지 않는 경우(스텝 S23: "아니오")에는, 컨트롤러(44)는 스텝 S27에 있어서, 장해물의 적어도 일부가 정지 영역(14B)에 존재하는지 여부를 판정한다.

장해물의 적어도 일부가 정지 영역(14B)에 존재하지 않는 경우(스텝 S27: "아니오"), 컨트롤러(44)는 안전 제어를 종료한다. 한편, 장해물의 적어도 일부가 정지 영역(14B)에 존재하는 경우(스텝 S27: "예"), 컨트롤러(44)는 스텝 S28에 있어서, 소정의 전류 명령값에 기초하여, 제1 제한 밸브(41) 및 제2 제한 밸브(42)의 동작을 제어한다. 이에 의해, 상부 선회체(14)의 동작이 정지한다. 그 후, 컨트롤러(44)는 안전 제어를 종료한다.

이러한 유압 셔블(10)에 있어서는, 상부 선회체(14)의 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 2차원의 좌표계로, 장해물의 위치를 파악할 수 있다. 그 결과, 가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 이 점에 대해서, 이하에 상세하게 설명한다.

도 8a는, 상부 선회체(14)가 우회전(시계 방향)으로 선회하고 있는 상태이며, 또한, 장해물(50)이 감속 영역(14A)보다도 외측에 위치하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다. 도 8b는, 상부 선회체(14)가 도 8a에 도시하는 상태로부터 더 선회함으로써, 장해물(50)의 일부가 감속 영역(14A)에 존재하는 상태를 도시하는 설명도이다.

상부 선회체(14)가 도 8a에 도시하는 상태로부터 도 8b에 도시하는 상태로 이동한 경우, 장해물 센서(48L)부터 장해물(50)까지의 거리는 길어지지만, 장해물(50)부터 좌측 가상 경계면(142L)까지의 거리는 짧아진다. 즉, 장해물 센서(48L)에 의한 검출 결과만이라면 상부 선회체(14)는 장해물(50)로부터 이격되는 방향으로 이동하고 있는 것으로 생각할 수 있지만, 상부 선회체(14)의 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 2차원의 좌표계로 장해물(50)의 위치를 파악하면, 상부 선회체(14)는 장해물(50)에 접근하는 방향으로 이동하고 있음을 알 수 있다. 그로 인해, 상기한 바와 같이 상부 선회체(14)의 선회 중심(C1)을 원점으로 하는 2차원의 좌표계로, 장해물의 위치를 파악하면, 가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.

여기서, 가상 경계면(142)은 평면에서 보아 상부 선회체(14)의 측면(14S)보다도 외측에 설정된다. 그로 인해, 장해물(50)의 위치를 가상 경계면(142)과의 관계로 파악하면, 상부 선회체(14)가 장해물(50)에 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

또한, 유압 셔블(10)에 있어서는, 제어해야 할 상부 선회체(14)의 동작을 특정할 때에, 장해물(50)의 가상 경계면(142)에 대한 위치뿐만 아니라, 상부 선회체(14)의 하부 주행체(12)에 대한 선회 상태나, 하부 주행체(12)의 주행 상태를 고려하고 있으므로, 상부 선회체(14)가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 적절하게 선택할 수 있다. 이 점에 대해서, 이하에 상세하게 설명한다.

도 9a는, 상부 선회체(14)가 기준 위치(상부 선회체(14)의 전후 방향이 하부 주행체(12)의 전후 방향과 일치하는 위치)로부터 좌측 방향(반시계 방향)의 방향으로 90도 선회한 상태에서, 하부 주행체(12)가 전진하고 있을 때에, 장해물(50)이 감속 영역(14A)보다도 외측에 위치하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다. 도 9b는, 하부 주행체(12)가 도 9a에 도시하는 상태로부터 더욱 전진함으로써, 장해물(50)의 일부가 감속 영역(14A)에 존재하는 상태를 도시하는 설명도이다.

상부 선회체(14)가 도 9a에 도시하는 상태로부터 도 9b에 도시하는 상태로 이동한 경우, 하부 주행체(12)가 전진하고 있음에도 불구하고, 상부 선회체(14)의 우측면(14SR)에 배치된 장해물 센서(48R)부터 장해물(50)까지의 거리가 짧아진다. 이 경우, 상부 선회체(14)의 우측면(14SR)에 대하여 장해물(50)이 접촉하는 것을 회피하기 위하여 필요한 동작은, 하부 주행체(12)의 전진을 억제하는 것이다. 즉, 장해물(50)의 가상 경계면(142)에 대한 위치만으로는, 상부 선회체(14)가 장해물(50)에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 적절하게 선택하는 것은 어렵지만, 상부 선회체(14)의 하부 주행체(12)에 대한 선회 상태나, 하부 주행체(12)의 주행 상태를 고려하여, 제어해야 할 상부 선회체(14)의 동작을 특정하면, 상부 선회체(14)가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 적절하게 선택할 수 있다.

유압 셔블(10)에 있어서는, 장해물의 적어도 일부가 감속 영역(14A)에 존재할 때에는, 상부 선회체(14)의 동작 속도를 감속한다. 그로 인해, 상부 선회체(14)가 장해물과 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

유압 셔블(10)에 있어서는, 장해물이 가상 경계면(142)에 접근함에 따라서, 상부 선회체의 동작 속도를 보다 감속한다. 그로 인해, 상부 선회체(14)가 장해물과 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

유압 셔블(10)에 있어서는, 장해물의 적어도 일부가 정지 영역(14B)에 존재할 때에는, 상부 선회체(14)의 동작을 정지한다. 그로 인해, 상부 선회체(14)가 장해물과 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

유압 셔블(10)에 있어서는, 가상 경계면(142)에 가장 가까운 장해물이 선택되므로, 상부 선회체(14)가 장해물과 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 보다 정확하게 행할 수 있다.

유압 셔블(10)에 있어서는, 복수의 장해물 센서(48R, 48L, 48B)가 배치되어 있다. 그로 인해, 상부 선회체(14)의 주위에 존재하는 장해물을 보다 정확하게 파악할 수 있다.

[실시 형태의 응용예 1]

상기 실시 형태의 응용예 1로서, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 3개의 장해물 센서(48R, 48L, 48B)의 각각이 복수의 장해물을 검출 가능한 경우에 대하여 설명한다. 도 10은, 응용예 1에 있어서의 장해물 센서(48R, 48L, 48B) 및 컨트롤러(44)를 도시하는 블록도이다. 도 11은, 응용예 1에 있어서, 위치 특정 장치(481A)가 실행하는 위치 특정 제어를 도시하는 흐름도이다.

도 10을 참조하여, 각 장해물 센서(48R, 48L, 48B)는, 위치 특정 장치(481) 대신에 위치 특정 장치(481A)를 구비한다. 위치 특정 장치(481A)는 위치 특정 장치(481)와 비교하여, 선택부(4814)를 더 구비하는 점에서 상이하다. 선택부(4814)는 검출부(480)가 복수의 장해물을 검출한 경우에, 당해 복수의 장해물을 검출하고 있는 검출부(480)가 설치된 장해물 센서로부터의 거리가 가장 짧은 장해물을 선택한다. 또한, 검출부(480)가 하나의 장해물밖에 검출하지 않은 경우에는, 당해 장해물을 장해물 센서로부터의 거리가 가장 짧은 장해물로서 선택한다.

계속해서, 도 11을 참조하면서, 위치 특정 장치(481A)가 실행하는 위치 특정 제어에 대하여 설명한다.

이하에서는, 위치 특정 장치(481A)가 장해물 센서(48R)에 의한 검출 결과를 사용하는 경우에 대하여 설명한다. 다른 장해물 센서(48L, 48B)에 의한 검출 결과를 사용하는 경우에 대해서는, 장해물(48R)에 의한 검출 결과를 사용하는 경우와 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.

위치 특정 장치(481A)는 스텝 S111에 있어서, 장해물 센서(48R)에 의한 검출 결과를 이용하여, 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를 산출한다. 계속해서, 위치 특정 장치(481A)는 스텝 S112에 있어서, 산출부(4811)로 산출된 장해물 센서(48R)에 대한 장해물의 위치를, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치로 변환한다. 계속해서, 위치 특정 장치(481A)는 스텝 S113에 있어서, 변환부(4812)에 의한 변환 결과를 이용하여, 가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치를 특정한다. 계속해서, 위치 특정 장치(481A)는 스텝 S114에 있어서, 장해물 센서(48R)로부터의 거리가 가장 짧은 장해물을 선택한다. 그 후, 위치 특정 장치(481A)는 스텝 S115에 있어서, 스텝 S114에서 선택한 장해물의 위치(가상 경계면(142)에 대한 장해물의 위치)를 컨트롤러(44)로 송신한다.

이러한 양태여도, 상기 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.

[실시 형태의 응용예 2]

상기 실시 형태에 있어서, 캡(143) 내에 배치된 표시 장치(60)에 대하여 도 12에 도시하는 바와 같이, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치를 표시시켜도 된다.

여기서, 도 12에 도시하는 예에서는, 상부 선회체(14)의 주위에 설정된 감속 영역(14A) 및 정지 영역(14B) 중, 장해물이 존재하는 영역을, 다른 영역과는 다른 양태로 표시함으로써, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치를 표시하고 있다. 이에 의해, 유압 셔블(10)의 오퍼레이터가 장해물의 위치를 파악하기 쉬워진다.

또한, 도 12에 도시하는 예에서는, 감속 영역(14A) 및 정지 영역(14B)이 각각, 복수의 영역으로 분할되어 있다. 그로 인해, 유압 셔블(10)의 오퍼레이터가 장해물의 위치를 보다 파악하기 쉽게 되어 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 이들은 어디까지나 예시이며, 본 발명은 상술한 실시 형태에 의해, 전혀 한정되지 않는다.

상기 실시 형태에서는, 제1 제한 밸브(41) 및 제2 제한 밸브(42)로서, 전자 역비례 감압 밸브가 채용되어 있지만, 전자 역비례 감압 밸브 대신에 전자 비례 감압 밸브를 채용해도 된다.

상기 실시 형태에 있어서, 작업 기계의 오퍼레이터에 의한 조작량에 따른 전기 신호를 출력하는 조작 장치를 채용하고, 당해 조작 장치가 출력한 전기 신호에 따라, 컨트롤러(44)가 제1 제한 밸브(41) 및 제2 제한 밸브(42)의 동작을 제어해도 된다.

상기 실시 형태의 응용예 2에서는, 상부 선회체(14)에 대한 장해물의 위치를 나타내는 화상만이 표시 장치(60)에 표시되어 있지만, 다른 내용을 나타내는 화상도 아울러 표시해도 된다.

본 발명에 있어서, 작업 기계는, 하부 주행체와 상부 선회체를 구비하는 것이기만 하면, 특별히 한정되지 않는다. 작업 기계는, 예를 들어, 유압식의 작업 기계이다. 유압식의 작업 기계는, 예를 들어, 유압 셔블이다.

본 발명에 있어서, 작업 기계는, 유인 운전되는 것이어도 되고, 무인 운전되는 것이어도 된다.

본 발명에 있어서, 상부 선회체의 동작은, (1) 하부 주행체의 주행에 기인하는 것과, (2) 상부 선회체의 하부 주행체에 대한 선회에 기인하는 것과, (3) 이들 (1) 및 (2)의 양쪽에 기인하는 것을 포함한다.

본 발명에 있어서, 검출 장치가 검출하는 장해물은, 작업 기계가 안전한 동작을 방해하는 것이기만 하면, 특별히 한정되지 않는다. 장해물은, 예를 들어, 다른 작업 기계여도 되고, 사람이어도 되고, 어떠한 구조물이어도 된다.

본 발명에 있어서, 검출 장치는, 장해물의 위치를 특정하기 위하여 필요한 정보를 취득할 수 있는 것이기만 하면, 특별히 한정되지 않는다. 장해물의 위치는, 2차원 좌표 상에서의 위치여도 되고, 3차원 좌표 상에서의 위치여도 된다. 장해물의 위치를 특정하기 위하여 필요한 정보는, 예를 들어, (1) 검출 장치부터 장해물까지의 거리와, (2) 검출 장치에 대하여 장해물이 위치하는 방향을 포함한다. 이들 (1) 및 (2)에 관한 정보는, 검출 장치가 실제로 측정한 것이어도 되고, 검출 장치가 실제로 측정한 데이터로부터 도출되는 것이어도 된다. 검출 장치는, 예를 들어, 스테레오 카메라이다.

본 발명에 있어서, 검출 장치에 대한 장해물의 위치를 산출하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 검출 장치에 대한 장해물의 위치는, 2차원 좌표 상에서의 위치여도 되고, 3차원 좌표 상에서의 위치여도 된다. 검출 장치에 대한 장해물에 2차원 좌표 상에서의 위치는, 예를 들어, 검출 장치가 배치된 위치를 원점으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서, 하나의 검출 장치가 한번에 검출하는 장해물의 수는, 하나여도 되고, 복수여도 된다.

본 발명에 있어서, 검출 장치가 배치되는 위치는, 상부 선회체의 주위에 존재하는 장해물을 검출할 수 있는 위치이기만 하면, 특별히 한정되지 않는다. 검출 장치는, 예를 들어 상부 선회체의 측면에 배치되어도 되고, 상부 선회체의 상면에 배치되어도 된다.

본 발명에 있어서, 검출 장치의 수는 하나여도 되고, 복수여도 된다.

본 발명에 있어서, 위치 특정 장치는, 검출 장치에 설치되어 있어도 되고, 동작 제어 장치에 설치되어 있어도 되고, 검출 장치 및 동작 제어 장치와는 별도로 설치되어 있어도 된다.

본 발명에 있어서, 위치 특정 장치는, 예를 들어, 중앙 연산 처리 장치가 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 판독하고, 소정의 처리를 행함으로써 실현된다. 또한, 위치 특정 장치의 적어도 일부를, ASIC 등의 집적 회로에 의해 실현해도 된다.

본 발명에 있어서, 동작 제어 장치는, 예를 들어, 중앙 연산 처리 장치가 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 판독하고, 소정의 처리를 행함으로써 실현된다. 또한, 동작 제어 장치의 적어도 일부를, ASIC 등의 집적 회로에 의해 실현해도 된다.

본 발명에 있어서, 검출 장치에 대한 장해물의 위치를 상부 선회체에 대한 장해물의 위치로 변환하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 상부 선회체에 대한 장해물의 위치는, 2차원 좌표 상에서의 위치여도 되고, 3차원 좌표 상에서의 위치여도 된다. 상부 선회체에 대한 장해물에 2차원 좌표 상에서의 위치는, 예를 들어, 상부 선회체의 선회 중심을 원점으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서, 상부 선회체가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작은, 예를 들어, 상부 선회체가 장해물을 향하여 이동하고 있을 때에 상부 선회체의 동작을 제어함으로써 행해도 되고, 장해물이 상부 선회체를 향하여 이동하고 있을 때에 상부 선회체의 동작을 제어함으로써 행해도 된다. 상부 선회체가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작은, 예를 들어, 상부 선회체 및 하부 주행체의 현 시점에서의 동작을 고려하여 설정된다.

본 발명에 있어서, 가상 경계면은, 평면에서 보아 상부 선회체의 측면보다도 외측에 설정되는 것이기만 하면, 특별히 한정되지 않는다. 가상 경계면은, 예를 들어, 평면에서 보아, 상부 선회체를 둘러싸고 있어도 되고, 둘러싸고 있지 않아도 된다. 가상 경계면은, 예를 들어, 평면에서 보아, 상부 선회체의 측면의 적어도 일부와 평행하게 형성되어 있어도 되고, 평행하게 형성되어 있지 않아도 된다.

본 발명에 있어서, 가상 경계면과 장해물의 위치 관계를 나타내는 정보는, 예를 들어, 가상 경계면 중, 장해물에 가장 가까운 부분과, 당해 부분부터 장해물까지의 최단 거리를 포함한다.

또한, 상술한 구체적인 실시 형태에는, 이하의 구성을 갖는 발명이 주로 포함되어 있다.

본 발명에 의한 작업 기계는, 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 배치된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 상부 선회체의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 적어도 하나의 검출 장치와, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 의해 검출된 상기 장해물의 상기 상부 선회체에 대한 위치를 특정하는 위치 특정 장치와, 상기 위치 특정 장치에 의해 특정된 상기 장해물의 상기 상부 선회체에 대한 위치에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 동작 제어 장치를 구비하고, 상기 위치 특정 장치는, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 의한 검출 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 대한 상기 장해물의 위치를 산출하는 산출부와, 상기 산출부에서 산출된 상기 적어도 하나의 검출 장치에 대한 상기 장해물의 위치를, 상기 상부 선회체에 대한 상기 장해물의 위치로 변환하는 변환부와, 상기 변환부에 의한 변환 결과를 이용하여, 평면에서 보아 상기 상부 선회체의 측면보다도 외측에 설정된 가상 경계면에 대한 상기 장해물의 위치를 특정하는 특정부를 포함하고, 상기 동작 제어 장치는, 상기 특정부에 의해 특정된 상기 가상 경계면에 대한 상기 장해물의 위치에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어한다.

상기 작업 기계에 있어서는, 검출 장치에 의한 검출 결과를 사용하여 산출된 장해물의 위치(검출 장치에 대한 장해물의 위치)가 상부 선회체에 대한 장해물의 위치로 변환된다. 이에 의해, 상부 선회체를 기준으로 하는 좌표계로 장해물의 위치를 파악할 수 있다. 그 결과, 상부 선회체에 따라서 설정되는 가상 경계면과 장해물의 위치 관계를 정확하게 파악할 수 있다.

여기서, 가상 경계면은, 평면에서 보아 상부 선회체의 측면보다도 외측에 설정된다. 그로 인해, 장해물의 위치를 가상 경계면과의 관계에서 파악하면, 상부 선회체가 장해물에 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

상기 작업 기계에 있어서, 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치는, 평면에서 보아 상기 가상 경계면보다도 외측에 설정된 감속 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는지 여부를 판정하는 감속 판정부와, 상기 감속 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는 경우에, 상기 상부 선회체의 동작 속도를 감소시키는 감속 제어부를 포함한다.

이러한 작업 기계는, 장해물의 적어도 일부가 감속 영역에 위치할 때에, 상부 선회체의 동작 속도를 감소시킴으로써, 상부 선회체가 장해물과 접촉하는 것을 보다 확실하게 피할 수 있다.

상기 작업 기계에 있어서, 바람직하게는, 상기 감속 제어부는, 상기 장해물로부터 상기 가상 경계면까지의 최단 거리가 짧을수록 큰 비율로 상기 상부 선회체의 동작 속도를 감소시킨다.

이 경우, 장해물이 가상 경계면에 근접함에 따라서, 상부 선회체의 동작 속도가 보다 감소된다. 그로 인해, 상부 선회체가 장해물과 접촉하는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

상기 작업 기계에 있어서, 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치는, 평면에서 보아 상기 가상 경계면보다도 외측에 설정된 정지 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는지 여부를 판정하는 정지 판정부와, 상기 정지 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는 경우에, 상기 상부 선회체의 동작을 정지하는 정지 제어부를 포함한다.

이러한 작업 기계는, 장해물의 적어도 일부가 정지 영역에 위치할 때에, 상부 선회체의 동작을 정지함으로써, 상부 선회체가 장해물과 접촉하는 것을 보다 확실하게 피할 수 있다.

상기 작업 기계에 있어서, 바람직하게는, 상기 위치 특정 장치는, 추가로, 상기 적어도 하나의 검출 장치가 복수의 장해물을 검출한 경우에는, 상기 복수의 장해물의 각각과 상기 가상 경계면의 위치 관계에 기초하여, 상기 복수의 장해물 중에서 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물을 선택하는 선택부를 포함하고, 상기 동작 제어 장치는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물과 상기 가상 경계면의 위치 관계에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어한다.

이 경우, 상부 선회체의 주위에 존재하는 복수의 장해물 중, 평면에서 보아 상부 선회체의 측면의 외측에 설정되는 가상 경계면에 가장 가까운 장해물(즉, 상부 선회체에 접촉할 가능성이 가장 높은 장해물)을 파악할 수 있다. 그로 인해, 상부 선회체가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 보다 정확하게 행할 수 있다.

상기 작업 기계에 있어서, 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 검출 장치는, 상기 상부 선회체에 있어서 서로 다른 위치에 배치된 복수의 검출 장치를 포함한다.

이 경우, 복수의 검출 장치의 각각에 의해, 상부 선회체의 주위에 존재하는 장해물이 검출된다. 그로 인해, 상부 선회체의 주위에 존재하는 장해물을 보다 정확하게 파악할 수 있다.

상기 작업 기계에 있어서, 바람직하게는, 상기 위치 특정 장치는, 추가로, 상기 복수의 검출 장치가 복수의 장해물을 검출한 경우에는, 상기 복수의 장해물의 각각과 상기 가상 경계면의 위치 관계에 기초하여, 상기 복수의 장해물 중에서 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물을 선택하는 선택부를 포함하고, 상기 동작 제어 장치는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물과 상기 가상 경계면의 위치 관계에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어한다.

이 경우, 상부 선회체의 주위에 존재하는 복수의 장해물 중, 평면에서 보아 상부 선회체의 측면의 외측에 설정되는 가상 경계면에 가장 가까운 장해물(즉, 상부 선회체에 접촉할 가능성이 가장 높은 장해물)을 파악할 수 있다. 그로 인해, 상부 선회체가 장해물에 접촉하는 것을 회피하기 위한 동작을 보다 정확하게 행할 수 있다.

Claims (7)

1. 하부 주행체와,
   상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 배치된 상부 선회체와,
   상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 상부 선회체의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 적어도 하나의 검출 장치와,
   상기 적어도 하나의 검출 장치에 의해 검출된 상기 장해물의 상기 상부 선회체에 대한 위치를 특정하는 위치 특정 장치와,
   상기 위치 특정 장치에 의해 특정된 상기 장해물의 상기 상부 선회체에 대한 위치에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 동작 제어 장치를 구비하고,
   상기 상부 선회체는, 측면을 구비하고,
   상기 측면은,
   평면에서 보아 상기 상부 선회체의 외측 테두리를 규정하고, 전방측면과, 우측면과, 좌측면과, 후측면을 포함하고,
   상기 위치 특정 장치는,
   상기 적어도 하나의 검출 장치에 의한 검출 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 검출 장치에 대한 상기 장해물의 위치를 산출하는 산출부와,
   상기 산출부에서 산출된 상기 적어도 하나의 검출 장치에 대한 상기 장해물의 위치를, 상기 상부 선회체에 대한 상기 장해물의 위치로 변환하는 변환부와,
   상기 변환부에 의한 변환 결과를 이용하여, 평면에서 보아 상기 상부 선회체의 측면보다도 외측에 설정된 U자형 가상 경계면에 대한 상기 장해물의 위치를 특정하는 특정부를 포함하고,
   상기 가상 경계면은,
   평면에서 보아 상기 상부 선회체의 상기 측면을 따라 설정되고, 우측 가상 경계면과, 좌측 가상 경계면과, 후측 가상 경계면을 포함하고,
   상기 우측 가상 경계면은, 상기 우측면보다도 우측에 위치하고, 상기 우측면과 평행하게 설정되어 있고,
   상기 좌측 가상 경계면은, 상기 좌측면보다도 좌측에 위치하고, 상기 좌측면과 평행하게 설정되어 있고,
   상기 후측 가상 경계면은, 상기 후측면보다도 후방에 위치하고,
   상기 가상 경계면은, 미리 설정된 U자형 영역의 내측면을 획정하고,
   상기 동작 제어 장치는, 상기 특정부에 의해 특정된 상기 가상 경계면에 대한 상기 장해물의 위치에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 U자형 영역에 위치한 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동작 제어 장치는,
   평면에서 보아 상기 가상 경계면보다도 외측에 설정된 감속 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는지 여부를 판정하는 감속 판정부와,
   상기 감속 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는 경우에, 상기 상부 선회체의 동작 속도를 감소시키는 감속 제어부를 포함하는 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 감속 제어부는, 상기 장해물로부터 상기 가상 경계면까지의 최단 거리가 짧을수록 큰 비율로 상기 상부 선회체의 동작 속도를 감소시키는 작업 기계.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 동작 제어 장치는,
   평면에서 보아 상기 가상 경계면보다도 외측에 설정된 정지 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는지 여부를 판정하는 정지 판정부와,
   상기 정지 영역에 상기 장해물의 적어도 일부가 위치하는 경우에, 상기 상부 선회체의 동작을 정지하는 정지 제어부를 포함하는 작업 기계.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위치 특정 장치는, 추가로,
   상기 적어도 하나의 검출 장치가 복수의 장해물을 검출한 경우에는, 상기 복수의 장해물의 각각과 상기 가상 경계면과의 위치 관계에 기초하여, 상기 복수의 장해물 중에서 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물을 선택하는 선택부를 포함하고,
   상기 동작 제어 장치는,
   상기 선택부에 의해 선택된 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물과 상기 가상 경계면과의 위치 관계에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 작업 기계,
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 검출 장치는, 상기 상부 선회체에 있어서 서로 다른 위치에 배치된 복수의 검출 장치를 포함하는 작업 기계.
7. 제6항에 있어서,
   상기 위치 특정 장치는, 또한,
   상기 복수의 검출 장치가 복수의 장해물을 검출한 경우에는, 상기 복수의 장해물의 각각과 상기 가상 경계면과의 위치 관계에 기초하여, 상기 복수의 장해물 중에서 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물을 선택하는 선택부를 포함하고,
   상기 동작 제어 장치는,
   상기 선택부에 의해 선택된 상기 가상 경계면에 가장 가까운 장해물과 상기 가상 경계면의 위치 관계에 기초하여, 상기 상부 선회체가 상기 장해물에 접촉하는 것을 회피하도록, 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 작업 기계.

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