KR102647539B1 - 작업 기계의 운전 지원 시스템 - Google Patents

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신야 이무라
신지로 야마모토
마사미치 이토
고지 시와쿠
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 구비한 작업 기계의 운전 지원 시스템에 있어서, 오퍼레이터 등이 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역을 설정할 때의 번거로움을 저감함과 함께, 작업 영역 내에서의 작업 기계와 물체의 충돌을 방지하는 것이 가능한 작업 기계의 운전 시스템을 제공한다. 미리 설정된 정지 영역(40) 내에 물체가 검지된 경우에, 유압 셔블(작업 기계)(1)을 정지시키는 운전 지원 기능과, 미리 설정된 작업 영역(51) 외에 유압 셔블(작업 기계)(1)이 일탈하는 것을 방지하는 작업 지원 기능을 갖는 작업 기계의 운전 지원 시스템이며, 상기 운전 지원 시스템은, 상기 작업 지원 기능 및 상기 운전 지원 기능의 양쪽의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있고, 상기 작업 지원 기능이 유효하고, 또한, 상기 작업 영역(51)이 설정되어 있는 경우, 상기 운전 지원 기능을 유효로 하고, 상기 작업 영역(51)을 상기 정지 영역(40)으로서 설정한다.

Description

작업 기계의 운전 지원 시스템
본 발명은, 작업 기계의 운전 지원 시스템에 관한 것이다.
유압 셔블과 같은 작업기를 갖는 작업 기계에 있어서, 작업 기계가 주변의 작업자나 장애물에 접촉하는 것을 예방하기 위해서, 작업 기계 주변의 작업자나 장애물을 검지하여, 오퍼레이터에 통보하거나, 작업기의 동작을 감속 정지시키거나 하는 운전 지원 기능이 알려져 있다(특허문헌 1).
또한, 작업 기계에 있어서, 미리 설정한 높이나 깊이, 선회 각도 등의 작업 영역으로부터 작업기가 일탈하지 않도록 작업기를 제어하는 작업 지원 기능도 알려져 있다(특허문헌 2).
이러한 작업 지원 기능을 사용함으로써 작업기가 전선이나 매설물에 접촉하여 파괴되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 작업 효율의 향상으로 연결된다. 또한, 선회 방향의 영역을 제한한 경우에는, 도로의 노측 등에서의 작업에 있어서, 작업기가 도로에 비어져 나오는 것을 방지 가능하다.
일본 특허 공개 제2006-257724호 공보 일본 특허 공개 평9-71965호 공보
그러나, 전술한 운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 탑재한 작업 기계를 고려한 경우, 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역(작업 영역)은 각각 따로따로 설정될 필요가 있어, 오퍼레이터 등이 영역을 설정할 때에 번거로움을 느낄 우려가 있다. 또한, 작업 영역의 내측에 운전 지원 기능의 영역을 설정한 경우나 운전 지원 기능을 유효로 하는 것을 망각한 경우, 오퍼레이터가 작업 영역 내에 침입해 온 물체를 알아차리지 못하여, 작업 기계를 물체에 충돌시켜 버릴 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 구비한 작업 기계의 운전 지원 시스템에 있어서, 오퍼레이터 등이 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역을 설정할 때의 번거로움을 저감함과 함께, 작업 영역 내에서의 작업 기계와 물체의 충돌을 방지하는 것이 가능한 작업 기계의 운전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 작업 기계의 운전 지원 시스템은, 작업기를 갖는 작업 기계의 주위의 물체를 검지하는 검지 장치의 검지 정보에 기초하여, 미리 설정된 정지 영역 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 작업 기계를 정지시키는 운전 지원 기능과, 상기 작업 기계의 자세 정보에 기초하여, 미리 설정된 작업 영역 외에 상기 작업 기계가 일탈하는 것을 방지하는 작업 지원 기능을 갖는 작업 기계의 운전 지원 시스템이며, 상기 운전 지원 시스템은, 상기 작업 영역이 설정되어 있는 경우, 상기 작업 영역을 상기 정지 영역으로서 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 오퍼레이터 등이 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역을 설정할 때의 번거로움을 저감함과 함께, 작업 영역 내에서의 작업 기계와 물체의 충돌을 방지하는 것이 가능하다.
상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 상면도이다.
도 3은, 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 시스템 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는, 유압 셔블의 자세 정보를 나타내는 측면도이다.
도 5는, 유압 셔블의 자세 정보를 도시하는 상면도이다.
도 6은, 운전 지원 기능의 각 영역을 도시하는 도면이다.
도 7은, 운전 지원 기능의 각 영역에 있어서의 경보 음량을 나타내는 표이다.
도 8은, 운전 지원 기능의 유압 셔블과 검지물의 거리와 유압 셔블의 감속 계수의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는, 운전 지원 기능의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은, 운전 지원 기능의 흐름도이다.
도 11은, 작업 지원 기능의 차체 수평 방향에 대한 작업 영역을 도시하는 도면이다.
도 12는, 작업 지원 기능의 차체 연직 방향에 대한 작업 영역을 도시하는 도면이다.
도 13은, 작업 지원 기능의 작업 영역의 설정 화면을 도시하는 도면이다.
도 14는, 작업 지원 기능의 제어점과 작업 영역 외연의 거리를 도시하는 도면이다.
도 15는, 작업 지원 기능의 유압 셔블의 감속 계수를 나타내는 도면이다.
도 16은, 작업 지원 기능의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 17은, 작업 지원 기능의 흐름도이다.
도 18은, 제1 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 각 영역을 도시하는 도면이다.
도 19는, 제1 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 20은, 제2 실시 형태에 따른 시공 현장을 도시하는 도면이다.
도 21은, 제2 실시 형태에 따른 유압 셔블의 시스템 구성을 도시하는 도면이다.
도 22는, 제2 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 영역(그의 1)을 도시하는 도면이다.
도 23은, 제2 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 영역(그의 2)을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 붙여서 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 본 실시 형태는, 작업 기계의 일례로서, 유압 셔블을 예시하여 설명하지만, 운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 탑재 가능하면, 유압 셔블에 한정되지 않고, 휠 로더나 크레인, 불도저, 덤프, 도로 기계와 같은 작업 기계 전반에 적용 가능한 것은 물론이다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 작업 기계의 일례인 유압 셔블(1)의 측면도이다. 유압 셔블(1)은, 좌우측부 각각에 마련되는 크롤러 벨트를 구동시켜서 주행하는 주행체(2)와, 주행체(2) 상에 선회 가능하게 마련되는 선회체(3)를 구비하고 있다.
선회체(3)는, 운전실(4), 기계실(5), 카운터 웨이트(6)를 갖는다. 운전실(4)은, 선회체(3)의 전방부의 좌측부에 마련되어 있다. 기계실(5)은, 운전실(4)의 후방에 마련되어 있다. 카운터 웨이트(6)는, 기계실(5)의 후방, 즉 선회체(3)의 후단에 마련되어 있다.
또한, 선회체(3)는, 작업기(7)를 장비하고 있다. 작업기(7)는, 운전실(4)의 우측방이며 선회체(3)의 전방부의 중앙에 마련되어 있다. 작업기(7)는, 붐(8)과, 암(9)과, 버킷(10)과, 붐 실린더(11)와, 암 실린더(12)와, 버킷 실린더(13)를 갖는다. 붐(8)의 기단부는, 붐 핀을 통해, 선회체(3)의 전방부에 회동 가능하게 설치되어 있다. 암(9)의 기단부는, 암 핀을 통해, 붐(8)의 선단부에 회동 가능하게 설치되어 있다. 버킷(10)의 기단부는, 버킷 핀을 통해, 암(9)의 선단부에 회동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 붐 실린더(11)와, 암 실린더(12)와, 버킷 실린더(13)는 각각 작동유에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더(11)는 붐(8)을 구동한다. 암 실린더(12)는 암(9)을 구동한다. 버킷 실린더(13)는 버킷(10)을 구동한다. 이에 의해, 시공 현장에서 굴삭 작업이나 적재 작업 등을 행하는 것이 가능하다.
선회체(3)의 중앙에는 선회 모터(14)가 설치되어 있고, 선회 모터(14)를 구동함으로써, 주행체(2)에 대하여 선회체(3)를 회전시키는 것이 가능하다.
또한, 주행체(2)에는 좌측 주행 모터(15a)와 우측 주행 모터(15b)가 설치되어 있고, 좌측 주행 모터(15a)와 우측 주행 모터(15b)를 구동함으로써, 좌우의 크롤러 벨트를 구동시켜서 주행하는 것이 가능하다.
이하, 붐 구동용의 붐 실린더(11), 암 구동용의 암 실린더(12), 버킷 구동용의 버킷 실린더(13), 선회 동작용의 선회 모터(14), 주행 동작용의 좌측 주행 모터(15a)와 우측 주행 모터(15b)를, 유압 셔블(1)의 액추에이터라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 주행체(2)와 선회체(3)를 통합하여, 유압 셔블(1)의 차체라고 칭하는 경우가 있다.
기계실(5)의 내부에는 유압 펌프(16)와 엔진(원동기)(17)이 설치되어 있다(도 3 참조).
운전실(4)의 내부에는 차체 경사 센서(18), 붐(8)에는 붐 경사 센서(19), 암(9)에는 암 경사 센서(20), 버킷(10)에는 버킷 경사 센서(21)가 설치되어 있다. 예를 들어, 차체 경사 센서(18), 붐 경사 센서(19), 암 경사 센서(20), 버킷 경사 센서(21)는 IMU(Inertial Measurement Unit)이고, 차체 경사 센서(18)는, 차체의 대지 각도를, 붐 경사 센서(19)는, 붐(8)의 대지 각도를, 암 경사 센서(20)는, 암(9)의 대지 각도를, 버킷 경사 센서(21)는, 버킷(10)의 대지 각도를 계측한다. 또한, 선회체(3)의 후방부의 좌우에 제1 GNSS 안테나(23)와 제2 GNSS 안테나(24)가 설치되어 있다. 제1 GNSS 안테나(23)와 제2 GNSS 안테나(24)로부터 얻어지는 신호에 의해 차체의 위치 정보를 취득 가능하다.
도 2는 유압 셔블(1)의 상면도이다. 선회체(3)에는 선회각 센서(22)가 설치되어 있다. 선회각 센서(22)의 신호에 의해 주행체(2)에 대한 선회체(3)의 상대각을 계산 가능하다. 선회각 센서(22), GNSS 안테나(23, 24), 경사 센서(18, 19, 20, 21)는 유압 셔블(1)의 자세 센서(30)(도 3)를 구성한다. 이 선회각 센서(22) 등으로 이루어지는 자세 센서(30)로부터 얻어지는 신호에 의해 차체의 자세 정보를 취득 가능하다(뒤에서 설명).
또한, 선회체(3)에는 검지 장치(25)가 설치되어 있다. 검지 장치(25)는, 유압 셔블(1)의 주위의 물체(장애물)를 검지한다. 본 예에서는, 전방의 장애물을 검지하는 전방 검지 장치(25a), 우측방의 장애물을 검지하는 우측방 검지 장치(25b), 후방의 장애물을 검지하는 후방 검지 장치(25c), 좌측방의 장애물을 검지하는 좌측 검지 장치(25d)의 4개의 검지 장치(25)가 설치되어 있다. 또한, 도 2 중의 26(26a, 26b, 26c, 26d)은 각각의 검지 장치(25)(25a, 25b, 25c, 25d)의 검지 범위를 나타내고 있다.
검지 장치(25)는 예를 들어 스테레오 카메라이고, 유압 셔블(1)과 장애물(검지물)의 거리를 계산하는 것이 가능하다. 또한, 검지 장치(25)는 밀리미터파 레이더나 레이저 레이더, 자장을 사용한 장치 등, 검지물의 거리를 계측 가능하면 어떤 장치라도 상관없다.
도 3에 유압 셔블(1)의 시스템 구성도를 도시한다.
유압 셔블(1)에서는, 엔진(17)에 의해 구동된 유압 펌프(16)로부터 토출된 작동유가 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15a, 15b)에 공급됨으로써 구동한다. 액추에이터에 공급되는 오일의 양과 방향은, 유량 제어 밸브 유닛(33) 내의 유량 제어 밸브를 구동함으로써 제어 가능하다.
예를 들어 선회 유량 제어 밸브(34)는 선회 모터(14)에 공급하는 오일의 양을 제어하는 유량 제어 밸브이다. 선회 유량 제어 밸브(34)가 도면 중 좌측으로 이동하면, 선회 모터(14)가 좌회전하도록 오일이 공급된다. 선회 모터(14)의 회전 속도는 선회 유량 제어 밸브(34)의 이동량에 의해 제어 가능하다. 또한, 선회 유량 제어 밸브(34)가 도면 중 우측으로 이동하면, 선회 모터(14)가 우회전하도록 오일이 공급된다.
선회 유량 제어 밸브(34)의 제어는, 전자 비례 감압 밸브 유닛(35) 내의 전자 비례 감압 밸브를 제어하여 행하여진다. 전자 비례 감압 밸브는, 컨트롤러(27)로부터의 명령에 따라서 파일럿 펌프(37)로부터 공급된 오일을 감압하여 유량 제어 밸브에 공급한다.
예를 들어 선회 좌측 전자 비례 감압 밸브(36a)를 구동하면 선회 유량 제어 밸브(34)가 도면 중 좌측으로 이동하도록 압유가 공급되고, 선회 우측 전자 비례 감압 밸브(36b)를 구동하면 선회 유량 제어 밸브(34)가 도면 중 우측으로 이동하도록 압유가 공급된다.
컨트롤러(27)는, 도시는 생략하지만, 각종 연산을 행하는 CPU(Central Processing Unit), CPU에 의한 연산을 실행하기 위한 프로그램을 저장하는 ROM(Read Only Memory)과 HDD(Hard Disk Drive) 등의 기억 장치, CPU가 프로그램을 실행할 때의 작업 영역이 되는 RAM(Random Access Memory) 등을 포함하는 컴퓨터로서 구성되어 있다. 컨트롤러(27)의 각 기능은, CPU가, 기억 장치에 저장된 각종 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써, 실현된다.
컨트롤러(27)는, 조작 레버(32)로부터의 신호와 모니터(31)로부터의 신호와 검지 장치(25)로부터의 신호(검지 정보)와 선회각 센서(22) 등으로 이루어지는 자세 센서(30)로부터의 신호(자세 정보)와 스위치(29)로부터의 신호로부터, 전자 비례 감압 밸브 유닛(35)과 유압 펌프(16)와 버저(28)에 대한 제어 신호를 연산하여 출력한다.
조작 레버(32), 모니터(31), 스위치(29)는 각각 운전실(4)의 내부에 설치되어서 오퍼레이터 등이 조작 가능하다. 조작 레버(32)는, 각 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15a, 15b)에 대한 조작량을 컨트롤러(27)에 지시한다. 모니터(31)는, 작업 지원 기능의 작업 영역의 설정과, 운전 지원 기능의 정지 영역과 감속 영역과 통보 영역의 설정과, 운전 지원 기능의 유효와 무효를 전환하기 위하여 사용된다. 즉, 모니터(31)는, 본 실시 형태에 있어서 운전 지원 기능의 유효와 무효를 전환하는 전환 장치로서 기능한다. 스위치(29)는, 작업 지원 기능의 유효와 무효를 전환하기 위하여 사용된다. 즉, 스위치(29)는, 본 실시 형태에 있어서 작업 지원 기능의 유효와 무효를 전환하는 전환 장치로서 기능한다. 버저(통보 장치)(28)는, 검지 장치(25)가 장애물을 검지한 경우에 오퍼레이터 등에 소리(경보음)에 의해 통보하기 위하여 사용된다.
도 4는 유압 셔블(1)의 자세 정보를 나타내는 측면도이다. 유압 셔블(1)의 위치 정보(차체 위치라고도 한다) P0는 제1 GNSS 안테나(23)와 제2 GNSS 안테나(24)의 정보로부터 구하는 것이 가능하다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 유압 셔블(1)의 위치 정보 P0로부터 붐 핀 P1까지의 거리는 L0이고, 차체 상방과 붐 핀 P1 방향이 이루는 각은 θ0이다. 또한, 붐(8)의 길이, 즉, 붐 핀 P1로부터 암 핀 P2까지의 길이는 L1이다. 또한, 암(9)의 길이, 즉, 암 핀 P2로부터 버킷 핀 P3까지의 길이는 L2이다. 또한, 버킷(10)의 길이, 즉, 버킷 핀 P3으로부터 버킷 선단 P4까지의 길이는 L3이다. 또한, 글로벌 좌표계에 대한 차체 경사, 즉, 수평면 연직 방향에 대한 차체 연직 방향이 이루는 각도가 θ4이다. 이하, 차체 전후 경사 θ4라고 한다. 붐 핀 P1과 암 핀 P2를 연결한 선분과 차체 연직 방향이 이루는 각도가 θ1이다. 이하, 붐 각도 θ1이라고 한다. 암 핀 P2와 버킷 핀 P3을 연결한 선분과, 붐 핀 P1과 암 핀 P2로 이루어지는 직선이 이루는 각도가 θ2이다. 이하, 암 각도 θ2라고 한다. 버킷 핀 P3과 버킷 선단 P4를 연결한 선분과, 암 핀 P2와 버킷 핀 P3으로 이루어지는 직선이 이루는 각도가 θ3이다. 이하, 버킷 각도 θ3이라고 한다.
예를 들어, 차체 위치 P0에 대한 작업 지원 기능의 제어 대상으로 될 수 있는 점인 버킷 선단 P4의 좌표는, 차체 위치 P0과 붐 핀 P1의 거리 L0, 차체 위치 P0과 붐 핀 P1이 이루는 각 θ0, 차체 전후 경사 θ4, 붐 길이 L1, 붐 각도 θ1, 암 길이 L2, 암 각도 θ2, 버킷 길이 L3, 버킷 각도 θ3으로부터 삼각함수에 의해 구하는 것이 가능하다.
또한, 그 밖의 제어점, 예를 들어 암 실린더(12)의 로드측의 핀 P5의 좌표는, 전술한 치수에 추가하여 암 핀 P2와 암 실린더(12)의 로드측의 핀 P5의 거리 L5와 붐 핀 P1로부터 암 핀 P2의 방향과 암 핀 P2로부터 암 실린더(12)의 로드측의 핀 P5의 방향이 이루는 각 θ5를 사용하여 삼각함수에 의해 구하는 것이 가능하다.
전술한 유압 셔블(1)의 각도 정보인 차체 전후 경사 θ4, 붐 각도 θ1, 암 각도 θ2, 버킷 각도 θ3 등은, 차체 경사 센서(18), 붐 경사 센서(19), 암 경사 센서(20), 버킷 경사 센서(21)의 정보 등으로부터 구하는 것이 가능하다.
도 5는 유압 셔블(1)의 자세 정보를 나타내는 상면도이다. 주행체(2)의 중심 위치에 대하여 전진 방향을 x, 좌우 방향을 y라 하고 있다. 유압 셔블(1)의 선회각 θsw는 x 방향에 대하여 유압 셔블(1)의 작업기(7)의 방향이 이루는 각이고, 반시계 방향을 정으로 하고 있다.
예를 들어, 차체 좌표에 있어서의 버킷 선단(갈고리 끝 위치) P4의 좌표는, 차체 위치 P0과 버킷 선단 P4의 거리 L과 선회각 θsw의 삼각함수에 의해 구해진다. 차체 위치 P0과 버킷 선단 P4의 거리 L은, 전술한 유압 셔블(1)의 자세 정보를 사용한 삼각함수에 의해 계산 가능하다. 선회각 θsw는, 선회각 센서(22)의 정보 등으로부터 구하는 것이 가능하다.
이와 같이, 선회각 센서(22), GNSS 안테나(23, 24), 경사 센서(18, 19, 20, 21)로 이루어지는 자세 센서(30)로 구해지는 정보(상세하게는, 제어점 위치 정보)가 차체의 자세 정보로서 컨트롤러(27)에 입력된다.
(운전 지원 기능)
도 6 내지 도 10을 참조하여, 유압 셔블(1)의 컨트롤러(27)가 구비하는 운전 지원 기능을 개략적으로 설명한다. 운전 지원 기능은, 기본적으로 유압 셔블(1)의 주위의 물체(장애물)를 검지하는 검지 장치(25)로부터의 검지 정보에 기초하여 동작한다.
도 6은 운전 지원 기능의 각 영역을 도시하는 도면이다. 도 6의 네모난 프레임으로 둘러싸인 영역(38)은 통보 영역이고, 이 영역(38) 내에서 검지물이 검지된 경우에는, 버저(28)로부터 오퍼레이터 등을 향하여 경보음이 발해진다.
점선으로 둘러싸인 영역(39)은 감속 영역이고, 이 영역(39) 내에서 검지물이 검지된 경우에는, 유압 셔블(1)의 동작이 감속됨과 함께 버저(28)로부터 경보음이 발해진다.
사선으로 둘러싸인 영역(40)은 정지 영역이고, 이 영역(40) 내에서 검지물이 검지된 경우에는, 유압 셔블(1)의 동작은 정지됨과 함께 버저(28)로부터 경보음이 발해진다.
도 6에 도시하는 예에서는, 통보 영역(38)의 내측에 감속 영역(39), 감속 영역(39)의 내측에 정지 영역(40)이 있다. 바꿔 말하면, 정지 영역(40)의 외측에 감속 영역(39), 감속 영역(39)의 외측에 통보 영역(38)이 있다. 단, 운전 지원 기능의 각 영역의 위치는 임의로 설정 가능하다. 또한, 운전 지원 기능의 각 영역의 형상은 직사각형이 아니어도 되고, 임의로 설정 가능이다.
또한, 운전 지원 기능의 각 영역은 주행체(2)의 좌표 P0에 대하여 고정되어 있고, 유압 셔블(1)이 선회 동작을 했다고 해도 각 영역이 움직이는 일은 없다. 유압 셔블(1)이 주행 동작을 한 경우에는, 유압 셔블(1)의 이동에 수반하여, 운전 지원 기능의 각 영역도 동시에 움직이는 것으로 한다. 또한, 운전 지원 기능의 각 영역은 글로벌 좌표에 대하여 정의되어도 되고, 그 경우에는 유압 셔블(1)이 주행 동작을 한 경우에 있어서도 움직이는 일은 없다.
도 7은, 운전 지원 기능의 각 영역에서 물체를 검지한 경우와 버저(28)의 경보 음량의 관계를 나타내는 표이다. 통보 영역(38)의 외측에서 물체가 검지된 경우에는 버저(28)로부터의 통보는 없고, 통보 영역(38)의 내측에서 물체가 검지된 경우에는, 버저(28)로부터 소음량으로 통보된다. 또한, 감속 영역(39)의 내측에서 물체가 검지된 경우에는, 버저(28)로부터 중음량으로 통보되고, 정지 영역(40)의 내측에서 물체가 검지된 경우에는, 버저(28)로부터 대음량으로 통보된다. 이렇게 함으로써 검지물(검지된 물체)이 어느 위치에 있는 것인지를 오퍼레이터 등은 직관적으로 이해하는 것이 가능하다.
도 8은, 운전 지원 기능의 유압 셔블(1)과 검지물의 거리와 유압 셔블(1)의 감속 계수의 관계를 도시하는 도면이다. 감속 영역 및 정지 영역의 내측에서 물체가 검지된 경우에, 유압 셔블(1)과 검지물의 거리에 따라 감속 계수를 작게 함으로써 유압 셔블(1)과 검지물이 접촉하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 여기서 감속 계수란, 조작 레버(32)의 조작량에 의해 결정되는 액추에이터의 요구 속도를 어느 정도 감속시킬지의 정도이고, 액추에이터의 제한 속도는, 요구 속도와 감속 계수의 곱으로 구해진다. 예를 들어, 감속 계수가 1인 경우에는 액추에이터의 요구 속도는 제한되지 않고, 감속 계수가 0인 경우에는 제한 속도가 0이 되어 액추에이터의 동작은 정지한다.
도 9는, 운전 지원 기능의 구성을 도시하는 블록도이다. 컨트롤러(27) 내부의 운전 지원 기능은, 감속 계수 연산부(41)와 요구 속도 연산부(42)와 제한 속도 연산부(43)와 유량 제어 밸브 제어부(44)로 구성된다.
감속 계수 연산부(41)는, 검지 장치(25)로부터의 검지 정보와 모니터(31)에서 설정된 운전 지원 영역 정보(운전 지원 기능의 각 영역의 설정 정보)에 기초하여 감속 계수를 연산한다(도 8 참조). 요구 속도 연산부(42)는, 조작 레버(32)로부터의 조작 신호(조작량)에 기초하여 각 액추에이터의 요구 속도를 연산한다. 제한 속도 연산부(43)는, 감속 계수 연산부(41)가 출력한 감속 계수와 요구 속도 연산부(42)가 출력한 요구 속도와 모니터(31)에서 설정된 운전 지원 유무효 상태(운전 지원 기능의 유무효의 상태)로부터, 각 액추에이터의 제한 속도를 연산하여 출력한다. 제한 속도 연산부(43)는, 운전 지원 기능이 유효인 경우에는, 요구 속도 연산부(42)가 출력한 각 액추에이터의 요구 속도와 감속 계수 연산부(41)가 출력한 감속 계수를 곱함으로써 각 액추에이터의 제한 속도로 한다. 또한, 제한 속도 연산부(43)는, 운전 지원 기능이 무효인 경우에는, 요구 속도 연산부(42)가 출력한 각 액추에이터의 요구 속도를 그대로 제한 속도로 하여 출력한다. 유량 제어 밸브 제어부(44)는, 제한 속도 연산부(43)가 출력한 제한 속도에 기초하여 각 액추에이터의 유량 제어 밸브 제어량을 연산하여, 각 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브에 제어 명령을 출력한다.
이러한 구성으로 함으로써, 컨트롤러(27)의 운전 지원 기능은, 검지 장치(25)로부터의 검지 정보에 기초하여, 미리 설정된 운전 지원 기능의 각 영역 내에 물체가 검지된 경우에, 유압 셔블(1)의 동작을 감속 내지 정지하도록 각 액추에이터를 제어하는 것이 가능하다.
도 10은, 운전 지원 기능의 흐름도이다. 스텝 S101에서는 검지 장치(25)로부터의 출력이 있는지를 판정한다. 스텝 S101의 결과가 "아니오"인 경우에는, 운전 지원 기능은 아무것도 하지 않고 종료된다. 스텝 S101의 결과가 "예"인 경우에는, 스텝 S102의 처리로 진행하고, 스텝 S102에서는 검지물이 통보 영역 내에 있는지를 판정한다. 스텝 S102의 결과가 "아니오"인 경우에는, 운전 지원 기능은 아무것도 하지 않고 종료된다. 스텝 S102의 결과가 "예"인 경우에는, 스텝 S103의 처리로 진행하고, 스텝 S103에서는 검지물이 감속 영역 내에 있는지를 판정한다. 스텝 S103의 결과가 "아니오"인 경우에는, 스텝 S104의 처리로 진행하고, 스텝 S104에서는 모니터(31)로부터의 출력에 기초하여 운전 지원 기능이 유효한지의 여부를 판정한다. 스텝 S104의 판정이 "아니오"인 경우에는, 운전 지원 기능은 아무것도 하지 않고 종료된다. 스텝 S104의 판정이 "예"인 경우에는, 스텝 S105의 처리로 진행하고, 스텝 S105에서는 통보 영역의 설정 음량(도 7)으로 버저(28)로부터 경보음을 출력하고 종료된다.
스텝 S103의 결과가 "예"인 경우에는, 스텝 S106의 처리로 진행하고, 스텝 S106에서는 검지물이 정지 영역 내에 있는지를 판정한다. 스텝 S106의 결과가 "아니오"인 경우에는, 스텝 S107의 처리로 진행하고, 스텝 S107에서는 검지물의 위치에 따라서 액추에이터의 감속 계수를 계산한다. 이어서, 스텝 S108에서는 모니터(31)로부터의 출력에 기초하여 운전 지원 기능이 유효한지의 여부를 판정한다. 스텝 S108의 판정이 "아니오"인 경우에는, 스텝 S109의 처리로 진행하고, 스텝 S109에서는 액추에이터의 요구 속도를 그대로 액추에이터의 제한 속도로 하여, 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브에 제어 명령을 출력하고 종료된다. 즉, 스텝 S109에서는 운전 지원 기능은 아무것도 하지 않고 종료된다. 스텝 S108의 판정이 "예"인 경우에는, 스텝 S110의 처리로 진행하고, 스텝 S110에서는 액추에이터의 감속 계수와 액추에이터의 요구 속도로부터 액추에이터의 제한 속도를 계산하여 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브에 제어 명령을 출력한다. 이어서, 스텝 S111에서, 감속 영역에서의 경보 음량(도 7)으로 버저(28)로부터 경보음을 출력하고 종료된다.
스텝 S106의 결과가 "예"인 경우에는, 스텝 S112의 처리로 진행하고, 스텝 S112에서 액추에이터의 감속 계수(여기서는, 0)를 계산한다. 이어서, 스텝 S113에서는 모니터(31)로부터의 출력에 기초하여 운전 지원 기능이 유효한지의 여부를 판정한다. 스텝 S113의 판정이 "아니오"인 경우에는, 스텝 S114의 처리로 진행하고, 스텝 S114에서는 액추에이터의 요구 속도를 그대로 액추에이터의 제한 속도로 하여 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브에 제어 명령을 출력하고 종료된다. 즉, 스텝 S114에서는 운전 지원 기능은 아무것도 하지 않고 종료된다. 스텝 S113의 판정이 "예"인 경우에는, 스텝 S115의 처리로 진행하고, 스텝 S115에서는 액추에이터의 감속 계수와 액추에이터의 요구 속도로부터 액추에이터의 제한 속도를 계산하여, 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브에 제어 명령을 출력한다. 마지막으로, 스텝 S116으로 진행하고, 스텝 S116에서, 정지 영역에서의 경보 음량(도 7)으로 버저(28)로부터 경보음을 출력하고 종료된다.
(작업 지원 기능)
도 11 내지 도 17을 참조하여, 유압 셔블(1)의 컨트롤러(27)가 구비하는 작업 지원 기능을 개략적으로 설명한다. 운전 지원 기능은, 기본적으로 선회각 센서(22) 등으로 이루어지는 자세 센서(30)로부터의 유압 셔블(1)의 자세 정보에 기초하여 동작한다.
도 11은 작업 지원 기능의 차체 수평 방향의 작업 영역을 도시하는 도면이다. 차체 위치 P0을 중심으로 하여, 전방 작업 영역(45)과 우측방 작업 영역(46)과 후방 작업 영역(47)과 좌측방 작업 영역(48)에 의해 둘러싸인 사선의 영역(51)이 작업 영역이다. 작업 영역(51)의 외측에 작업 기계의 제어점이 일탈하지 않도록 액추에이터가 제어된다. 또한, 차체 위치 P0을 중심으로 하고 있기 때문에, 유압 셔블(1)이 주행 동작을 한 경우에는, 유압 셔블(1)의 이동에 따라 작업 영역도 이동한다. 작업 영역은 글로벌 좌표로 정의되어도 되고, 그 경우에는 유압 셔블(1)이 주행 동작에 의해 이동한 경우에도 작업 영역은 움직이지 않는다.
도 12는 작업 지원 기능의 차체 연직 방향의 작업 영역을 도시하는 도면이다. 차체 위치 P0을 중심으로 하여, 상방 작업 영역(49)과 하방 작업 영역(50)의 내측에 있는 사선의 영역(51)이 작업 영역이다.
도 13은 작업 지원 기능의 작업 영역의 설정 화면을 도시하는 도면이다. 예를 들어 유압 셔블(1)의 운전실(4) 중에 있는 모니터(31)에 도 13과 같은 화면이 표시된다. 모니터(31)에서는 우측방 작업 영역(46)과 좌측방 작업 영역(48)과 전방 작업 영역(45)과 후방 작업 영역(47)과 상방 작업 영역(49)과 하방 작업 영역(50)의 차체 위치 P0으로부터의 거리를 각각 설정·입력하는 것이 가능하다. 또한, 값을 입력하지 않은 경우에는 설정 영역은 무한원이 되고, 값이 입력되지 않은 방향에 대해서는 제어되지 않는다.
또한, 작업 지원 기능의 작업 영역의 형상은 직사각형이 아니어도 되고, 임의로 설정 가능하고, 작업 지원 기능의 작업 영역의 설정 방법도, 도시예에 한정되지 않는다.
도 14는, 작업 지원 기능의 제어점과 작업 영역 외연의 거리를 도시하는 도면이다. 도 15는, 작업 지원 기능의 유압 셔블의 감속 계수를 도시하는 도면이다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 버킷 선단 P4가 하방 작업 영역(50)에 접근하는 경우를 생각한다. 이때, 버킷 선단 P4의 좌표는, 전술한 유압 셔블(1)의 자세 정보의 삼각함수에 의해 계산된다. 버킷 선단 P4의 z 좌표와 하방 작업 영역(50)의 설정 거리의 차가 버킷 선단 P4와 하방 작업 영역(50)의 거리 D가 된다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 거리 D의 값에 따라서 작업 영역에 접근하는 속도를 감속하는 감속 계수를 계산하고, 감속 계수를 승산한 제한 속도로 액추에이터를 구동함으로써, 제어점인 버킷 선단 P4가 작업 영역으로부터 일탈하는 것을 방지 가능하다. 또한, 예를 들어 상방 작업 영역(49)에 대해서는 암 실린더(12)의 로드측의 핀 P5가 제어점이 되고, 버킷 선단 P4의 경우와 마찬가지의 계산으로, 제어점인 핀 P5가 작업 영역으로부터의 일탈을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 제어점의 동작이 동시에 제한된 경우에는, 제한 속도가 작은 쪽을 따라서 액추에이터는 제어된다.
또한, 액추에이터 제어에 사용하는 작업 기계의 제어점은, 오퍼레이터 등이 미리 설정해도 되고, 유압 셔블(1)의 자세 정보 등을 기초로 컨트롤러(27)가 연산에 의해 설정해도 된다. 제어점으로서는, 전술한 점 외에, 선회체(3)의 후단, 버킷(10)의 배면, 컨트롤러(27)로 연산 가능한 유압 셔블(1) 전체에 있어서의 단부 등이 생각된다.
도 16은, 작업 지원 기능의 구성을 도시하는 블록도이다. 작업 지원 기능에 대해서, 컨트롤러(27)는, 거리 연산부(52)와 감속 계수 연산부(41)와 요구 속도 연산부(42)와 제한 속도 연산부(43)과 유량 제어 밸브 제어부(44)로 구성된다.
요구 속도 연산부(42)는, 조작 레버(32)로부터 출력된 조작 신호(조작량)에 기초하여 각 액추에이터의 요구 속도를 연산한다. 거리 연산부(52)는, 자세 센서(30)로부터 얻어진 제어점 위치 정보와 모니터(31)에서 설정된 작업 영역 정보(작업 영역의 설정 정보)와 요구 속도 연산부(42)로부터 출력된 요구 속도로부터, 제어점과 작업 영역 외연의 거리를 연산한다. 여기서 요구 속도는 제어점의 이동 방향을 계산하기 위하여 사용되어, 제어점의 이동 방향에 있는 작업 영역 외연과의 거리가 연산된다. 감속 계수 연산부(41)는, 거리 연산부(52)로부터 출력된 거리에 기초하여 액추에이터의 감속 계수를 연산한다(도 15 참조). 제한 속도 연산부(43)는, 감속 계수 연산부(41)로부터 출력된 감속 계수와 요구 속도 연산부(42)로부터 출력된 요구 속도와 스위치(29)로부터의 출력인 작업 지원 유무효 상태에 기초하여, 각 액추에이터의 제한 속도를 연산하여 출력한다. 제한 속도 연산부(43)는, 작업 지원 기능이 유효인 경우에는, 요구 속도 연산부(42)가 출력한 각 액추에이터의 요구 속도와 감속 계수 연산부(41)가 출력한 감속 계수를 곱함으로써 각 액추에이터의 제한 속도로 한다. 또한, 제한 속도 연산부(43)는, 작업 지원 기능이 무효인 경우에는, 요구 속도 연산부(42)가 출력한 각 액추에이터의 요구 속도를 그대로 제한 속도로 하여 출력한다. 유량 제어 밸브 제어부(44)는, 제한 속도 연산부(43)로부터 출력된 제한 속도에 기초하여 각 액추에이터에 대응하는 유량 제어 밸브의 제어량을 연산하여, 각 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브에 제어 명령을 출력한다.
이러한 구성으로 함으로써, 컨트롤러(27)의 작업 지원 기능은, 유압 셔블(1)의 자세 정보(제어 점 위치 정보)에 기초하여, 미리 설정된 작업 지원 기능의 작업 영역 외에 유압 셔블(1)의 제어점이 일탈하는 것을 방지하도록 각 액추에이터를 제어하는 것이 가능하다.
도 17은, 작업 지원 기능의 흐름도이다. 스텝 S201에서는 제어점 위치 정보를 취득한다. 스텝 S202에서는 작업 영역 정보를 취득한다. 스텝 S203에서는 조작 레버(32)로부터의 조작 신호(조작량)를 취득한다. 스텝 S204에서는 조작 신호(조작량)에 기초하여 각 액추에이터의 요구 속도를 계산한다. 스텝 S205에서는 제어점과 요구 속도 방향의 작업 영역 외연의 거리를 계산한다. 스텝 S206에서는 계산된 거리에 기초하여 액추에이터의 감속 계수를 계산한다. 스텝 S207에서는 스위치(29)로부터의 출력에 기초하여 작업 지원 기능이 유효한지의 여부를 판정한다. 스텝 S207의 판정이 "예"인 경우에는, 스텝 S208의 처리로 진행하고, 스텝 S208에서는 액추에이터의 감속 계수와 액추에이터의 요구 속도로부터 액추에이터의 제한 속도를 계산하여 출력한다. 스텝 S207의 판정이 "아니오"인 경우에는, 스텝 S209의 처리로 진행하고, 스텝 S209에서는 액추에이터의 요구 속도를 그대로 액추에이터의 제한 속도로 하여 출력한다. 마지막으로, 스텝 S210에서는, 출력된 속도에 기초하여 액추에이터에 대응한 전자 비례 감압 밸브의 제어 명령을 계산하여 출력한다.
(제1 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 특징 구성)
도 18, 도 19를 참조하여, 유압 셔블(1)의 컨트롤러(27)가 구비하는 운전 지원 기능의 특징 구성을 설명한다. 운전 지원 기능과 작업 지원 기능이 개별로 탑재되어 있는 경우, 각 기능은 상술한 바와 같이 동작할 수 있지만, 유압 셔블(1)의 컨트롤러(27)에 운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 탑재하고 있는 경우에 있어서는, 오퍼레이터 등이 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역을 설정할 때의 번거로움을 저감함과 함께, 작업 영역 내에서의 작업 기계와 물체의 충돌을 방지하기 위해서, 이하와 같은 구성 및 동작이 부가되어 있다.
도 18은, 제1 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 각 영역을 도시하는 도면이다. 도 18의 좌측 도면에 있어서, 사각으로 둘러싸인 영역(40)은, 모니터(31)에서 설정된 운전 지원 기능의 정지 영역이고, 사각으로 둘러싸인 영역(51)은, 앞으로 모니터(31)로 설정하려고 하고 있는 작업 지원 기능의 작업 영역이다.
스위치(29)를 통해 작업 지원 기능이 유효하고, 모니터(31)를 통해 작업 영역(51)이 설정된 경우, 정지 영역(40)은 좌측 도면의 영역으로부터 우측 도면의 사선 영역으로 확장되어, 작업 영역(51)과 정지 영역(40)이 겹치도록 설정된다. 바꿔 말하면, 모니터(31)를 통해 설정된 작업 영역(51)을 정지 영역(40)으로서 설정한다. 다시 바꿔 말하면, 모니터(31)를 통해 설정된 작업 영역(51)에 맞춰서 정지 영역(40)을 설정(확장)한다. 이때, 운전 지원 기능이 무효이면, 운전 지원 기능을 (자동적으로) 유효로 하여, 운전 지원 기능의 정지 영역(40)을 유효한 것으로 하고, 전술한 바와 같이, 작업 영역(51)과 정지 영역(40)이 겹치도록, 바꾸어 말하면, 작업 영역(51)을 정지 영역(40)으로서 설정한다. 또한, 운전 지원 기능의 통보 영역(38)과 감속 영역(39)을 설정한 경우에는, 전술한 바와 같이 설정(확장)된 정지 영역(40)의 외측에 더 설정된다.
도 19는, 제1 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 구성을 도시하는 블록도이다. 운전 지원 기능의 영역 설정에 대해서, 컨트롤러(27)는, 작업 영역 결정부(53)와, 운전 지원 유무효 판단부(54)와, 운전 지원 영역 결정부(55)로 구성된다.
작업 영역 결정부(53)는, 모니터(31)에서 설정된 작업 영역 입력과 스위치(29)의 입력 정보인 작업 지원 유무효 입력으로부터, 작업 영역을 설정한다. 작업 영역 결정부(53)는, 작업 지원 기능이 유효인 경우에는, 모니터(31)에서 설정된 작업 영역 입력을 작업 영역 정보로서 출력한다. 운전 지원 유무효 판단부(54)는, 모니터(31)에서 설정된 운전 지원 유무효 입력(운전 지원 기능의 유무효 설정)과 작업 영역 결정부(53)로부터 출력된 작업 영역 정보에 기초하여, 운전 지원 기능의 유효와 무효를 전환한다. 구체적으로는, 운전 지원 유무효 판단부(54)는, 운전 지원 기능의 설정이 무효라도, 작업 영역 결정부(53)로부터의 출력이 있는 경우에는, 운전 지원 기능을 유효로서 출력한다. 운전 지원 유무효 판단부(54)는, 작업 영역 결정부(53)로부터의 출력이 없는 경우에는, 모니터(31)에서 설정된 운전 지원 기능의 설정을 그대로 출력한다. 운전 지원 영역 결정부(55)는, 모니터(31)로부터의 운전 지원 영역 입력(운전 지원 기능의 각 영역의 설정 정보)과 작업 영역 결정부(53)로부터 출력된 작업 영역 정보와 운전 지원 유무효 판단부(54)로부터 출력된 운전 지원 유무효 상태로부터, 도 18 등을 사용하여 설명한 바와 같이 운전 지원 기능의 각 영역을 연산하여 출력한다.
운전 지원 영역 결정부(55)로부터 출력된 운전 지원 영역 정보와 운전 지원 유무효 판단부(54)로부터 출력된 운전 지원 유무효 상태는, 도 9 등에 기초하여 설명한 운전 지원 기능의 연산 처리에 사용된다. 작업 영역 결정부(53)로부터 출력된 작업 영역 정보는, 도 16 등에 기초하여 설명한 작업 지원 기능의 연산 처리에 사용된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 기능의 유효와 무효를 전환하는 전환 장치로서의 모니터(31)를 갖고, 운전 지원 기능의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있고, 작업 지원 기능의 유효와 무효를 전환하는 전환 장치로서의 스위치(29)를 갖고, 작업 지원 기능의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있는 경우에 있어서, 컨트롤러(27)(의 운전 지원 기능)는 작업 지원 기능이 유효하고, 또한, 작업 영역(51)이 설정되어 있는 경우, (운전 지원 기능이 무효라도) 운전 지원 기능을 유효로 하고, 작업 영역(51)을 정지 영역(40)으로서 설정한다.
단, 예를 들어 작업 지원 기능의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있지 않은 경우에는, 컨트롤러(27)(의 운전 지원 기능)는, 작업 영역(51)이 설정되어 있는 경우, (운전 지원 기능이 무효라도) 운전 지원 기능을 유효로 하고, 작업 영역(51)을 정지 영역(40)으로서 설정해도 된다. 또한, 예를 들어 운전 지원 기능 및 작업 지원 기능의 양쪽의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있지 않은 경우에는, 컨트롤러(27)(의 운전 지원 기능)는, 작업 영역(51)이 설정되어 있는 경우, 작업 영역(51)을 정지 영역(40)으로서 설정하도록 해도 된다.
(효과)
이상에서 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, 작업기(7)를 갖는 유압 셔블(작업 기계)(1)의 주위의 물체를 검지하는 검지 장치(25)의 검지 정보에 기초하여, 미리 설정된 정지 영역(40) 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 유압 셔블(작업 기계)(1)을 정지시키는 운전 지원 기능과, 상기 유압 셔블(작업 기계)(1)의 자세 정보에 기초하여, 미리 설정된 작업 영역(51) 외에 상기 유압 셔블(작업 기계)(1)이 일탈하는 것을 방지하는 작업 지원 기능을 갖는 작업 기계의 운전 지원 시스템이며, 상기 운전 지원 시스템은, 상기 작업 지원 기능 및 상기 운전 지원 기능의 양쪽의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있고, 상기 작업 지원 기능이 유효하고, 또한, 상기 작업 영역(51)이 설정되어 있는 경우, 상기 운전 지원 기능을 유효로 하고, 상기 작업 영역(51)을 상기 정지 영역(40)으로서 설정한다.
또한, 상기 운전 지원 시스템은, 상기 정지 영역(40)의 외측에 감속 영역(39)을 설정하고, 상기 검지 장치(25)의 검지 정보에 기초하여 상기 감속 영역(39) 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 유압 셔블(작업 기계)(1)를 감속시킨다.
또한, 상기 운전 지원 시스템은, 상기 정지 영역(40)의 외측에 통보 영역(38)을 설정하고, 상기 검지 장치(25)의 검지 정보에 기초하여 상기 통보 영역(38) 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 운전 지원 시스템에 배치된 버저(통보 장치)(28)로부터 통보한다.
제1 실시 형태 의하면, 작업 영역(51)이 설정되어 있는 경우, 작업 영역(51)을 정지 영역(40)으로서 설정하므로, 운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 구비한 작업 기계의 운전 지원 시스템에 있어서, 오퍼레이터 등이 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역(특히, 운전 지원 기능의 영역)을 설정할 때의 번거로움을 저감함과 함께, 작업 영역 내에서의 작업 기계와 물체의 충돌을 방지하는 것이 가능하다.
[제2 실시 형태]
도 20은, 제2 실시 형태에 따른 시공 현장을 도시하는 도면이다. 제1 실시 형태에서는, 기본적으로 관련 장치가 유압 셔블(1)에 탑재된 구성으로 되어 있다. 그러나, 관련하는 장치의 일부를 유압 셔블 외에 설치한 구성으로 해도 된다.
예를 들어, 제1 실시 형태의 유압 셔블(1)의 구성으로 변경하여, 유압 셔블(1)은, 차체 주위의 작업원(59)의 위치 정보(검지 정보)를 차체 외에 설치된 검지 장치(58)로부터의 출력으로서 서버(56)와의 통신을 통해 수취해도 된다. 또한, 유압 셔블(1)은, 당해 유압 셔블(1)의 위치 정보나 자세 정보를 차체 외에 설치된 검지 장치(도시 생략)로부터의 출력으로서 서버(56)와의 통신을 통해 수취해도 된다. 또한, 유압 셔블(1)의 작업 지원 기능의 유효와 무효는, 스위치(29)가 아닌, 서버(56)를 통해 차체 외로부터 설정해도 된다. 또한, 유압 셔블(1)의 작업 지원 기능의 작업 영역 또는 운전 지원 기능의 각 영역, 혹은, 유압 셔블(1)의 운전 지원 기능의 유효와 무효는, 모니터(31)가 아닌, 서버(56)를 통해 차체 외로부터 설정해도 된다. 또한, 유압 셔블(1)은, 운전실(4)의 내부에 설치된 조작 레버(32)가 아닌, 서버(56)를 통해 차체 외(관제탑이나 조종실)로부터 원격 조종해도 된다. 또한, 작업 지원 기능의 작업 영역 또는 운전 지원 기능의 각 영역과 물체의 검지 정보에 기초하여, 서버(56)가 통보 명령 및 전자 비례 감압 밸브의 제어 명령 등을 연산하여 유압 셔블(1)에 송신해도 된다. 또한, 통보 영역(38) 내에 작업원(59)이나 덤프 트럭(60)을 검지한 경우, 작업원(59)이 장착하고 있는 통보 장치(도시하지 않음)나 현장에 설치되어 있는 통보 장치(57), 덤프 트럭(60) 내에 있는 통보 장치(도시하지 않음)로부터, 통보 영역(38)에 침입한 것을 알리기 위한 통보를 해도 된다. 또한, 서버(56)를 통하지 않고, 직접 유압 셔블(1)과 검지 장치(58) 또는 그 밖의 장치가 직접 통신을 해도 된다.
도 21은, 제2 실시 형태에 따른 유압 셔블의 시스템 구성을 도시하는 도면이다. 제1 실시 형태의 시스템 구성에 추가하여, 통신 장치(61)를 추가로 구비하고 있고, 컨트롤러(27)는, 통신 장치(61)를 통해 상술한 외부의 센서나 서버(56)와 정보의 수수를 행하는 것이 가능하다.
도 22 및 도 23은, 제2 실시 형태에 따른 운전 지원 기능의 영역을 도시하는 도면이다. 도 22 및 도 23에 있어서, 사각으로 둘러싸인 영역(62)은, 검지 장치(58)가 검지 가능한 범위(영역)이고, 사각으로 둘러싸인 영역(51)은, 앞으로 설정하려고 하고 있는 작업 영역이다. 본 실시 형태에 있어서, 도 22의 좌측 도면과 같이 검지 가능 범위(62)보다도 외측의 영역을 작업 영역(51)으로서 설정한 경우, 검지 가능 범위(62) 외는 물체 검지 불가이기 때문에, 도 22의 우측 도면과 같이 작업 영역(51)은 검지 가능 범위(62)까지 축소된다. 또한, 도 23의 좌측 도면과 같이 검지 가능 범위(62)보다도 외측의 영역을 포함하는 영역을 작업 영역(51)으로서 설정한 경우, 검지 가능 범위(62) 외는 물체 검지 불가이기 때문에, 도 23의 우측 도면과 같이 작업 영역(51)은 검지 가능 범위(62)와 겹치는 영역까지 축소된다. 바꿔 말하면, 검지 장치(58)의 검지 가능 범위(62) 외를 포함하는 영역을 작업 영역(51)으로서 설정한 경우, 검지 가능 범위(62)와 작업 영역(51)으로서 설정된 영역의 양쪽을 동시에 만족시키는 영역을 작업 영역(51)으로서 설정한다. 또한, 이미 설명한 바와 같이, 작업 영역(51)이 설정되면, 운전 지원 기능이 유효해지고, 정지 영역(40)은 작업 영역(51)과 검지 가능 범위(62)와 동일한 영역에 설정된다. 또한, 이 경우에는, 감속 영역(39)과 통보 영역(38)을 설정하고 있다고 해도, 그것들은 검지 가능 범위(62)의 외측으로 되기 때문에, 감속 영역(39)과 통보 영역(38)의 각 영역은 설정되지 않는다.
제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 운전 지원 기능과 작업 지원 기능의 양쪽을 구비한 작업 기계의 운전 지원 시스템에 있어서, 오퍼레이터 등이 운전 지원 기능의 영역과 작업 지원 기능의 영역(특히, 운전 지원 기능의 영역)을 설정할 때의 번거로움을 저감함과 함께, 작업 영역 내에서의 작업 기계와 물체의 충돌을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 상기 운전 지원 시스템은, 상기 검지 장치(58)의 검지 가능 범위(62) 외를 포함하는 영역을 상기 작업 영역(51)으로서 설정한 경우, 상기 검지 가능 범위(62)와 상기 작업 영역(51)으로서 설정된 영역의 양쪽을 동시에 만족시키는 영역을 작업 영역(51)으로서 설정한다. 이에 의해, 적절한 작업 영역(51) 그리고 정지 영역(40)을 설정하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형 형태가 포함된다. 상기한 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기한 실시 형태의 컨트롤러의 각 기능은, 그것들의 일부 또는 전부를, 예를 들어 집적 회로로 설계함으로써 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다. 각 기능을 실현하는 프로그램, 테이블, 파일 등의 정보는, 컨트롤러 내의 기억 장치 이외에, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive) 등의 기록 장치, 또는, IC 카드, SD 카드, DVD 등의 기록 매체에 둘 수 있다.
1: 유압 셔블(작업 기계)
2: 주행체
3: 선회체
4: 운전실
5: 기계실
6: 카운터 웨이트
7: 작업기
8: 붐
9: 암
10: 버킷
11: 붐 실린더
12: 암 실린더
13: 버킷 실린더
14: 선회 모터
15a: 좌측 주행 모터
15b: 우측 주행 모터
16: 유압 펌프
17: 엔진(원동기)
18: 차체 경사 센서
19: 붐 경사 센서
20: 암 경사 센서
21: 버킷 경사 센서
22: 선회각 센서
23: 제1 GNSS 안테나
24: 제2 GNSS 안테나
25: 검지 장치
25a: 전방 검지 장치
25b: 우측방 검지 장치
25c: 후방 검지 장치
25d: 좌측방 검지 장치
26: 검지 범위
26a: 전방 검지 범위
26b: 우측방 검지 범위
26c: 후방 검지 범위
26d: 좌측방 검지 범위
27: 컨트롤러
28: 버저(통보 장치)
29: 스위치
30: 자세 센서
31: 모니터
32: 조작 레버
33: 유량 제어 밸브 유닛
34: 선회 유량 제어 밸브
35: 전자 비례 감압 밸브 유닛
36a: 선회 좌측 전자 비례 감압 밸브
36b: 선회 우측 전자 비례 감압 밸브
37: 파일럿 펌프
38: 통보 영역
39: 감속 영역
40: 정지 영역
41: 감속 계수 연산부
42: 요구 속도 연산부
43: 제한 속도 연산부
44: 유량 제어 밸브 제어부
45: 전방 작업 영역
46: 우측방 작업 영역
47: 후방 작업 영역
48: 좌측방 작업 영역
49: 상방 작업 영역
50: 하방 작업 영역
51: 작업 영역
52: 거리 연산부
53: 작업 영역 결정부
54: 운전 지원 유무효 판단부
55: 운전 지원 영역 결정부
56: 서버
57: 통보 장치(현장 설치용)
58: 검지 장치(현장 설치용)
59: 작업원
60: 덤프 트럭
61: 통신 장치
62: 검지 가능 범위

Claims (6)

  1. 작업기를 갖는 작업 기계의 주위의 물체를 검지하는 검지 장치의 검지 정보에 기초하여, 미리 설정된 정지 영역 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 작업 기계를 정지시키는 운전 지원 기능과,
    상기 작업 기계의 자세 정보에 기초하여, 미리 설정된 작업 영역 외에 상기 작업 기계가 일탈하는 것을 방지하는 작업 지원 기능을 갖는 작업 기계의 운전 지원 시스템이며,
    상기 운전 지원 시스템은, 상기 운전 지원 기능 및 상기 작업 지원 기능 각각의 유효와 무효를 전환 가능하게 되어 있고, 상기 작업 지원 기능이 유효하고, 또한, 상기 작업 영역이 상기 정지 영역의 외측을 둘러싸게 설정되어 있는 경우, 상기 정지 영역을 확장시켜 상기 작업 영역과 겹치도록 하여 상기 작업 영역을 상기 정지 영역으로 설정하고, 이 때 상기 운전 지원 기능이 무효이면, 상기 운전 지원을 자동적으로 유효로 하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 운전 지원 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운전 지원 시스템은, 상기 정지 영역이 확장되어 상기 작업 영역과 겹치도록 하여 상기 작업 영역이 상기 정지 영역으로 설정되었을 때, 그 설정된 상기 정지 영역의 외측에 감속 영역을 설정하고, 상기 검지 장치의 검지 정보에 기초하여 상기 감속 영역 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 작업 기계를 감속시키는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 운전 지원 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 운전 지원 시스템은, 상기 정지 영역이 확장되어 상기 작업 영역과 겹치도록 하여 상기 작업 영역이 상기 정지 영역으로 설정되었을 때, 그 설정된 상기 정지 영역의 외측에 통보 영역을 설정하고, 상기 검지 장치의 검지 정보에 기초하여 상기 통보 영역 내에 물체가 검지된 경우에, 상기 운전 지원 시스템에 배치된 통보 장치로부터 통보하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 운전 지원 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 운전 지원 시스템은, 상기 검지 장치의 검지 가능 영역 외를 포함하는 영역을 상기 작업 영역으로서 설정한 경우, 상기 검지 가능 영역과 상기 작업 영역으로서 설정된 영역의 양쪽을 동시에 만족시키는 영역을 작업 영역으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 운전 지원 시스템.
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