KR20220014331A - 현장 감시 장치 및 현장 감시 시스템 - Google Patents

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Abstract

현장 감시를 행해야 할 영역을 적절하게 설정할 수 있는 현장 감시 장치 및 현장 감시 시스템을 제공한다. 　 현장 감시 장치는, 경고를 출력하는 경고 장치(104, 309)와, 칸막이 물체(512)의 위치를 검출하는 주변 물체 검출 장치(102, 307)와, 칸막이 물체를 배치해야 할 경계 AB, BC를 나타내는 정보의 입력을 접수하는 작업 영역 입력 장치(101, 305)와, 제어 장치(103, 308)를 구비한다. 제어 장치(103, 308)는, 각 경계에 대하여, 당해 경계가, 당해 경계에 대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있는 배치 완료 경계인지, 또는 당해 경계에 대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있지 않은 미배치 경계인지를 판정하는 운용 환경 판정부(107, 312)와, 미배치 경계가 적어도 하나 존재하는 경우에, 경고 장치(104, 309)에 경고를 출력시키는 경고 내용 결정부(108, 313)를 구비한다.

Description

현장 감시 장치 및 현장 감시 시스템
본 발명은, 현장 감시 장치 및 현장 감시 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 배경기술로서, 공사 현장 등의 작업 현장에 있어서, 작업 기계와 이동하는 장해물 등과의 접촉을 미연에 방지하도록 감시하기 위한 구성이 알려져 있다. 구체예로서, 특허문헌 1 및 2에 개시되는 기술이 있다.
특허문헌 1에는, 사람을 포함하는 장해물과 작업 기계의 접촉을 방지하기 위해서, 작업 기계가 장해물을 검지하고, 장해물과 작업 기계의 상부 선회체와의 위치 관계에 따라서 선회 동작을 제한하는 구조가 기재되어 있다.
한편, 특허문헌 2에는, 작업 기계 등에 사람이 근접하는 것을 금지하는 침입 금지 구역(이하, 작업 영역)의 감시 장치에 대하여 기재되어 있다. 특허문헌 2에 의하면, 작업 영역을 식별하기 위한 가반 가능한 물체(이하, 칸막이)로 둘러싸인 작업 영역의 감시 장치에 있어서, 인식하고 있던 칸막이를 검출할 수 없게 되는 것, 또는 침입을 허가하지 않은 사람이 작업 영역 내에서 검출된 경우, 침입자를 경고하는 구조가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2018-199989호 공보 일본 특허 공개 제2017-4184호 공보
그러나, 종래의 기술에서는, 현장 감시를 행해야 할 영역을 적절하게 설정할 수 없다는 과제가 있었다. 이 과제는, 특히 시시각각으로 작업 영역을 포함한 작업 환경이 변화하는 상황하에서 현저해진다.
예를 들어 특허문헌 1의 기술은, 이동하는 다른 기계나 사람이 작업 기계와 접촉할 수 있는 거리가 되어 비로소 동작하기 때문에, 현장 감시를 행해야 할 영역을 미리 설정할 수 없어, 장해물이 많은 작업 현장에서는 작업 기계의 작업을 빈번하게 중단시킬 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2의 기술에서는, 작업 영역에 따라서 적절한 위치에 미리 컬러 콘 등을 배치하는 것이 전제로 되어 있다. 이 때문에, 컬러 콘이 적절하게 배치되어 있지 않은 경우나, 작업 영역이 시시각각으로 변화하는 경우에는 대응할 수 없다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 현장 감시를 행해야 할 영역을 적절하게 설정할 수 있는 현장 감시 장치 및 현장 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 현장 감시 장치의 일례는,
경고를 출력하는 경고 장치와,
칸막이 물체의 위치를 검출하는 칸막이 물체 검출 장치와,
칸막이 물체를 배치해야 할 경계를 나타내는 정보의 입력을 접수하는 경계 입력 장치와,
제어 장치를
구비하고,
상기 제어 장치는,
각 상기 경계에 대하여, 당해 경계가, 당해 경계에 대응하는 위치에 상기 칸막이 물체가 배치되어 있는 배치 완료 경계인지, 또는 당해 경계에 대응하는 위치에 상기 칸막이 물체가 배치되어 있지 않은 미배치 경계인지를 판정하는 판정부와,
상기 미배치 경계가 적어도 하나 존재하는 경우에, 상기 경고 장치에 상기 경고를 출력시키는 경고 내용 결정부를
구비한다.
본 명세서는 본원의 우선권의 기초가 되는 일본 특허 출원 번호 제2019-153651호의 개시 내용을 포함한다.
본 발명에 따른 현장 감시 장치 및 현장 감시 시스템에 의하면, 현장 감시를 행해야 할 영역을 적절하게 설정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 현장 감시 장치의 구성을 나타내는 시스템 블록도.
도 2는 실시예 1에 따른 작업 환경의 예.
도 3은 도 2에 있어서의 좌표계의 정의 예.
도 4는 경고 장치가 출력하는 경고의 예.
도 5는 실시예 2에 따른 작업 기계의 구성.
도 6은 실시예 2에 따른 현장 감시 시스템의 구성을 나타내는 시스템 블록도.
도 7은 도 6의 현장 감시 시스템이 실행하는 처리의 예를 설명하는 흐름도.
도 8은 도 7의 스텝 411에 있어서 동작 제한을 설정하는 처리의 예를 설명하는 흐름도.
도 9는 도 7의 스텝 411에 있어서의 미배치 경계에 대한 가동부의 운동의 예.
이하, 본 발명의 실시예를, 첨부 도면에 기초하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 현장 감시 장치의 구성을 나타내는 시스템 블록도이다. 현장 감시 장치는, 작업 영역의 경계를 감시하고, 칸막이 물체(삼각 콘 등)가 배치되어 있지 않은 경우에 경고를 출력하기 위한 장치이다. 현장 감시 장치는, 작업 영역 입력 장치(101)와, 주변 물체 검출 장치(102)와, 제어 장치(103)와, 경고 장치(104)를 구비한다. 제어 장치(103)는, 칸막이 정보 유지부(105)와, 작업 영역 경계 연산부(106)와, 운용 환경 판정부(107)와, 경고 내용 결정부(108)를 구비한다.
작업 영역 입력 장치(101)는, 작업 영역의 입력을 접수한다. 작업 영역이란, 현장 감시를 행해야 할 영역을 의미하며, 예를 들어 현장 작업 등이 행해지는 지형적 영역을 나타낸다. 또한, 본 실시예에서는, 작업 영역 입력 장치(101)는, 이들 경계 중 적어도 칸막이 물체를 배치해야 할 경계를 나타내는 정보의 입력을 접수하는 경계 입력 장치로서 기능한다.
도 2에, 실시예 1에 따른 작업 환경의 예를 나타낸다. 작업 영역(504)의 내부에, 작업 기계(501)가 배치되어 있다. 작업 영역(504)은 다각형이며, 도 2의 예에서는 정점 A, B, C, D에 의해 획정되는 직사각형이다. 이 때문에 도 2에는 4개의 경계가 도시되어 있으며, 각각, 변 AB, BC, CD, DA의 선분으로서 정의된다. 또한, 도 2에는 작업 기계(501)를 기준으로 한 전후 좌우 방향이 도시되어 있다.
도 2의 예에서는 작업 영역은 2차원 형식으로 나타내고, 각 경계는 선분에 대응하지만, 작업 영역을 3차원 형식으로 나타내도 되며, 그 경우에는 각 경계가 면분에 대응해도 된다. 3차원 형식으로 나타내는 경우에는, 예를 들어 변 AB에 대응하는 경계는, 변 AB 및 그 연직 상방향의 영역을 포함하는 면분으로 할 수 있다.
도 3은, 도 2에 있어서의 좌표계의 정의 예를 나타낸다. 도 3의 예에서는, 좌표계의 원점은 정점 D와 일치하고, X축은 변 CD와 평행하며, 정점 C가 있는 방향을 정(正)으로 한다. 또한, Y축은 변 DA와 평행하며, 정점 A가 있는 방향을 정으로 한다.
또한, 좌표계의 정의 방법은 임의이다. 도 3의 예에서는, 작업 현장에 대하여 고정된 좌표계(작업 현장 좌표계)를 사용하고 있지만, 작업 기계(501)의 차체에 대하여 고정된 좌표계(차체 좌표계)를 사용해도 되고, 다른 좌표계를 사용해도 된다. 또한, 도 3의 예에서는 2차원 좌표를 사용하고 있지만, 3차원 좌표를 사용해도 되며, 그 경우에는 Z축은 연직 상방향을 정으로 해도 된다.
각 경계를 나타내는 정보는, 예를 들어 경계가 선분인 경우에는, 경계의 양단의 위치(예를 들어 2차원 좌표값)를 나타내는 정보를 포함한다. 구체예로서, 정점 A의 위치는 좌표(0, d)이며, 정점 B의 위치는 좌표(w, d)이며, 정점 C의 위치는 좌표(w, 0)이며, 정점 D의 위치는 좌표(0, 0)이다. 단 d 및 w는 모두 정의 실수이다. 이 경우에는, 변 AB에 대하여, 그 양단의 위치가, {(0, d), (w, d)}로서 작업 영역 입력 장치(101)에 입력된다. 다른 변에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 현실적으로는 작업 영역(504)은 평면이 아니라 높이를 갖는 입체적인 공간이며, 각 경계는 선분이 아니라 연직 방향으로 연장되는 면분이지만, 실시예 1에서는 이들을 모두 수평면에 투영한 도형상에서(즉 2차원 좌표로) 나타낼 수 있는 것으로 한다. 또한, 좌표를 3차원으로 나타내도록 해도 된다.
작업 기계(501)는, 작업 영역(504)의 외부로 나오지 않고 동작한다. 이 때문에, 사람 등(사람 및 장해물 등을 포함한다. 이하 동일)이 작업 영역(504)의 외부에 있는 동안에는, 사람 등과 작업 기계(501)가 접촉할 가능성은 없는 것으로 한다.
이들 경계는, 칸막이 물체를 배치해야 할 경계와, 그 필요가 없는 경계로 분류된다. 단, 경계의 적어도 하나는, 칸막이 물체를 배치해야 할 경계이다. 도 2의 예에서는, 변 AB 및 변 BC는 작업자 통로(502)에 면하고 있으며, 사람 등이 자유롭게 통과 가능한 경계이다. 이와 같은 경계는, 사람 등이 잘못해서 출입할 가능성이 있어, 이것을 방지하기 위해서 칸막이 물체를 배치해야 할 경계이다. 한편, 변 CD 및 변 DA에는 벽(503)이 존재하고 있어, 이 벽(503)이 사람 등의 출입을 막기 때문에, 칸막이 물체를 배치할 필요는 없다. 각 경계가 칸막이 물체를 배치해야 할 경계인지 여부는, 상황에 따라서 현장 감시 장치의 사용자들이 적절히 결정 가능하다.
도 2의 예에서는, 3개의 칸막이 물체(512)가 배치되어 있다. 칸막이 물체(512a)는 정점 B에 배치되고, 칸막이 물체(512b)는 변 BC 상에 배치되며, 칸막이 물체(512c)는 정점 C에 배치되어 있다. 칸막이 물체의 구성은 임의이지만, 예를 들어 공지된 삼각 콘을 사용해도 된다.
도 2의 예에서는, 칸막이 물체(512)는 변 BC 상에는 적절하게 설치되어 있지만, 변 AB의 중앙 주변에는 배치되어 있지 않아, 부적절하다고 생각된다. 그래서, 본 실시예에 따른 현장 감시 장치는, 변 AB에 대하여 칸막이 물체(512)가 배치되어 있지 않은 것을 검출하고, 경고함으로써 칸막이 물체(512)의 적절한 배치를 촉구한다.
주변 물체 검출 장치(102)는, 작업 현장 주변에 배치된 칸막이 물체(512)를 검출한다. 주변 물체 검출 장치(102)는, 예를 들어 화상 인식 기술을 이용하여 구성할 수 있으며, 구체예로서는 스테레오 카메라와 GNSS(Global Navigation Satellite System)를 조합하여 구성할 수 있다. 또는, 측거 기술(LIDAR 등), RF 기술(RFID 태그 등)을 이용하여 구성할 수 있다.
주변 물체 검출 장치(102)는, 특정한 칸막이 물체(512)만을 검출하는 칸막이 물체 검출 장치로서 구성되어도 된다. 그 경우에는 칸막이 정보 유지부(105)는 생략해도 된다. 또는, 주변 물체 검출 장치(102)는, 칸막이 물체(512)에 한정되지는 않고 다양한 물체를 검출하는 물체 검출 장치로서 구성되어도 된다. 그 경우에는, 다양한 물체 중에서 칸막이 물체(512)를 식별하기 위한 정보가, 칸막이 정보 유지부(105)에 기억되어 있어도 된다. 칸막이 물체(512)를 식별하기 위한 정보예로서는, 칸막이 물체(512)의 형상, 색 등을 들 수 있다. 이와 같은 칸막이 정보 유지부(105)를 사용함으로써, 칸막이 물체(512)로서 사용하는 물체의 형상, 색 등이 유연하게 선정 가능해진다.
제어 장치(103)는, 현장 감시 장치의 동작을 제어한다. 제어 장치(103)는, 예를 들어 연산 수단 및 기억 수단을 구비하는 공지된 컴퓨터로서의 구성을 갖는다. 제어 장치(103)의 기억 수단에는, 제어 장치(103)의 동작을 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 그 경우에는, 제어 장치(103)의 연산 수단이 이 프로그램을 실행함으로써, 제어 수단이 본 명세서에 기재되는 기능을 실현해도 된다. 제어 장치(103)가 복수의 컴퓨터로 구성되는 경우에는, 그 각각이 상술한 구성을 가져도 된다.
제어 장치(103)의 배치 장소는 임의이다. 작업 기계(501)에 탑재되어도 되고, 작업 현장에 고정되어 설치되어도 되고, 운반 가능하게 구성되어도 된다. 또한, 복수의 장소에 분산하여 배치되어도 된다.
경고 장치(104)는, 경고를 출력한다. 경고는, 예를 들어 작업 영역(504)의 경계에 칸막이 물체(512)가 적절하게 배치되어 있지 않은 것을 나타내는 정보를 포함한다. 경고 장치(104)의 배치 장소는 임의이다. 예를 들어 작업 기계(501)에 탑재되어도 되고, 작업 현장의 작업자가 휴대해도 되며, 작업 현장에 배치되어도 된다.
도 4에, 경고 장치(104)가 출력하는 경고의 예를 나타낸다. 이 예에서는, 경고는, 모니터 등의 표시 장치에 있어서의 화면 표시이다. 이 예에서는, 각 경계의 위치가 표시됨과 함께, 변 AB에 대응하는 경계에 칸막이 물체(512)가 존재하지 않는 것이 도시되어 있으며, 이에 의해, 표시 장치를 본 사용자는, 칸막이 물체(512)가 적절하게 배치되어 있지 않은 것을 알 수 있다.
경고 장치(104)는, 작업 기계(501)에 탑재되는 경우에는, 작업 기계(501)의 오퍼레이터용 모니터로서 구성할 수 있다. 작업자가 휴대하는 경우에는, 정보 단말기의 모니터로서 구성할 수 있다. 작업 현장에 배치하는 경우에는, 소정 장소에 고정 설치할 수 있다. 이와 같이 경고 장치(104)를 배치함으로써, 경고를 확실하게 전달할 수 있다. 출력되는 경고의 양태는 임의이며, 예를 들어 표시 장치에 의한 기호, 도형 또는 메시지의 표시를 포함해도 되고, 음성 출력 장치에 의한 경고음 또는 메시지의 재생을 포함해도 되며, 통신 장치에 의한 전자적 신호의 송신을 포함해도 된다.
칸막이 정보 유지부(105)는, 상술한 바와 같이, 칸막이 물체(512)를 식별하기 위한 정보를 기억하고 있어도 된다.
작업 영역 경계 연산부(106)는, 작업 영역의 경계 중에서, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계를 추출한다. 예를 들어 도 2의 예에서는, 작업 영역(504)의 경계인 변 AB, BC, CD, CD 중에서, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계로서 변 AB 및 변 BC를 추출한다.
작업 영역 경계 연산부(106)를 구비함으로써, 현장 감시 장치의 사용자는, 경계를 보다 유연하게 정의할 수 있다. 예를 들어, 작업 영역으로서 직사각형 ABCD를 입력한 후에, 벽이 존재하는 변 CD 및 변 DA를 제외하도록 지정할 수 있다.
여기서, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계와 그렇지 않은 경계를 구별하기 위해서 작업 영역 경계 연산부(106)가 필요로 하는 정보는, 임의의 구성으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 현장 감시 시스템은 시공 계획을 나타내는 정보를 기억하고 있어도 되며, 시공 계획에는 벽(503)의 위치를 포함해도 되며, 그 경우에는, 작업 영역 경계 연산부(106)는 시공 계획에 기초하여 자동적으로 벽(503)의 위치를 취득할 수 있다. 또는, 현장 감시 장치의 사용자가, 각 변에 벽이 존재하는지 여부를 지정해도 된다. 도 2의 예에서는, 변 CD 및 변 DA에는 벽이 존재하고 있기 때문에, 이들 경계에 칸막이 물체(512)를 배치할 필요는 없다고 판단된다.
운용 환경 판정부(107)는, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계의 각각에 대하여, 당해 경계에 대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있는지 여부를 판정하는 판정부로서 기능한다. 이하, 본 명세서에 있어서, 어떤 경계에 대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있는 경우에는, 그 경계를 「배치 완료 경계」라고 칭하고, 그렇지 않은 경우(즉 어떤 경계에 대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있지 않은 경우)에는, 그 경계를 「미배치 경계」라고 칭하는 경우가 있다.
이하는, 경계 및 칸막이 물체(512)의 위치를 2차원 좌표로 나타내는 경우의 예이지만, 3차원 좌표로 나타내는 경우에도 적절히 확장 가능하다. 예를 들어, 단순히 Z 좌표를 무시하고, XY 좌표만으로 연산을 행해도 된다.
여기서, 판정 기준은 임의로 설계 가능하지만, 예를 들어 그 경계의 양단 근방(예를 들어 양단으로부터 소정 거리 내)에, 각각 칸막이 물체(512)가 존재하는지 여부를 기준으로 해도 된다. 이 소정 거리는 당업자 또는 현장 감시 장치의 사용자가 임의로 설정 가능하다.
도 2의 예에서는, 변 AB에 대하여, 정점 A 근방에는 칸막이 물체(512)가 존재하지 않으므로, 변 AB는 미배치 경계라고 판정된다. 한편, 변 BC에 대하여, 정점 B 근방에는 칸막이 물체(512a)가 존재하고 있으며, 또한, 정점 C 근방에는 칸막이 물체(512c)가 존재하고 있으므로, 변 BC는 배치 완료 경계라고 판정된다(또한, 변 CD 및 변 DA는, 상술한 바와 같이 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계는 아니므로, 본 실시예에 있어서의 운용 환경 판정부(107)의 처리 대상 외임).
또한, 이와 같은 경계 양단 근방의 칸막이 물체(512)에 추가하여, 양단 이외의 위치에 있는 칸막이 물체(512)를 고려하도록 구성해도 된다. 예를 들어, 양단 근방에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있는 것에 추가하여, 또한 양단 근방을 제외한 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있는 경우에, 그 경계를 배치 완료 경계라고 판정하도록 구성해도 된다.
이 「양단 근방을 제외한 위치」(이하, 간단하게 하기 위해 단순히 「중앙 부근」이라고 약기함)의 구체적인 판정 방법은, 임의로 설계 가능하지만, 예를 들어 다음과 같이 할 수 있다. 우선, 모든 칸막이 물체(512) 중, 어느 경계의 단부 근방에 존재하는 것을 모두 제외한다. 남는 칸막이 물체(512)의 각각에 대하여, 가장 거리가 가까운 경계를 특정한다. 예를 들어 도 2의 칸막이 물체(512b)의 경우에는, 가장 거리가 가까운 경계는 변 BC가 된다. 그리고, 그 칸막이 물체(512)가 그 경계로부터 소정 거리 내에 위치하고 있거나, 또는 작업 영역(504)의 외측 방향에 위치하고 있으면, 그 경계의 양단 근방을 제외한 위치에 그 칸막이 물체(512)가 배치되어 있다고 판정된다.
이와 같은 판정 방법에 의하면, 양단 근방의 칸막이 물체(512a 및 512b)와, 중앙 부근의 칸막이 물체(512c)에서, 다른 판정 기준을 사용할 수 있다. 즉, 양단 근방의 칸막이 물체(512a 및 512b)는, 양단 근방에 배치될 필요가 있지만, 중앙 부근의 칸막이 물체(512c)는, 양단까지의 거리는 불문하고, 또한 영역 외측으로 이격된 위치여도 된다. 단, 상술한 기준에서는, 이 중앙 부근의 칸막이 물체(512c)는, 영역 내측에 들어간 위치에 있어서는 안 되게 된다. 이와 같이, 양단에서는 엄밀한 판정을 행하고, 중앙 부근에서는 안전측에 여유를 갖게 한 판정으로 할 수 있다.
경고 내용 결정부(108)는, 미배치 경계가 적어도 하나 존재하는 경우에, 경고 장치(104)에 경고를 출력시킨다. 경고의 내용은 예를 들어 도 4에 도시한 것이며, 이 예에서는 미배치 경계를 식별하기 위한 정보를 포함하고 있다. 즉, 도 4와 같은 표시에 의해, 변 AB는 미배치 경계이지만, 다른 경계는 그렇지 않다고 하는 것이 식별 가능하다. 이와 같은 경고 내용으로 하면, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 장소를 신속하게 파악할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 현장 감시 장치에 의하면, 작업 영역의 경계에, 기지의 물체인 칸막이가 설치되어 있는지 여부가 판정된다. 만약 칸막이가 설치되어 있지 않은 경우에는 경고가 출력되므로, 작업 현장 작업자에게 칸막이의 설치를 촉구할 수 있다.
특히, 작업 영역의 경계를 적절히 입력할 수 있고, 이에 기초하여 칸막이 물체(512)의 감시를 행할 수 있으므로, 현장 감시를 행해야 할 영역을 적절하게 설정 할 수 있다. 특히, 작업 영역이 시시각각으로 변화하는 경우라도, 그 때마다 새로운 경계의 정보를 입력함으로써 대응 가능하다.
실시예 1에서는, 작업 현장에 작업 기계(501)가 배치되어 있지 않은 상태라도, 현장 감시 장치는 단독으로 기능할 수 있다. 그러나, 현장 감시 장치와 작업 기계(501)가 현장 감시 시스템을 구성해도 된다.
[실시예 2]
실시예 2에서는, 현장 감시 장치와 작업 기계(501)가 협동하여 현장 감시 시스템을 구성한다.
도 5에, 실시예 2에 따른 작업 기계(501)의 구성을 나타낸다. 이 예에서는 작업 기계(501)는 셔블이다. 작업 기계(501)는, 버킷(201), 암(202), 붐(203), 캡(204), 상부 선회체(205) 및 하부 주행체(206)를 구비한다. 또한, 도 5에는 작업 기계(501)를 기준으로 한 전후 상하 방향이 도시되어 있다. 도 5의 전후 방향은 도 2의 전후 방향과 대응한다. 캡(204)은 상부 선회체(205)의 일부로서 구성되어도 된다.
작업 기계(501)는, 조작 레버와, 조작 레버의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치(예를 들어 도 6에 도시한 조작량 검출 장치(301))를 구비한다. 조작 레버는 예를 들어 캡(204)에 탑재되어 있으며, 작업 기계(501)의 오퍼레이터는, 조작 레버를 조작함으로써 복수의 액추에이터를 복수의 동작 방향으로 조작할 수 있다. 구체적으로는, 버킷(201)의 클라우드 및 덤프, 암(202)의 클라우드 및 덤프, 붐(203)의 상승 및 하강, 상부 선회체(205)의 우선회 및 좌선회, 하부 주행체(206)의 전진, 후진, 좌회전 및 우회전 등을 조작할 수 있다.
작업 기계(501)는, 액추에이터와, 방향 제어 밸브와, 파일럿압 제어 밸브를 구비한다. 액추에이터는 스풀을 구비하고, 복수의 동작 방향으로 작업 기계(501)의 가동부(예를 들어 버킷(201))를 이동시킨다. 방향 제어 밸브는, 액추에이터에 대한 압유의 공급 및 배출을, 스풀 위치에 따라서 제어한다. 파일럿압 제어 밸브는, 스풀에 인가되는 파일럿압을 제어한다.
조작 레버의 조작 방향은, 액추에이터의 동작 방향에 대응하고, 조작 레버의 기울기는, 액추에이터의 동작 방향에 대응한 파일럿압에 대응하고 있다. 파일럿압이 클수록, 방향 제어 밸브의 스풀 위치가 크게 어긋나고, 스풀 위치에 대응한 방향으로, 액추에이터에 공급되는 압유의 유량이 커지게 된다.
파일럿압 제어 밸브는, 하나의 액추에이터에 대하여 복수 배치되어도 되고, 각 파일럿압 제어 밸브는, 액추에이터의 동작 방향에 대응하는 방향으로 스풀을 이동시키기 위해서, 스풀의 양측(또는 양단)에 각각 인가되는 파일럿압을 제어한다.
또한, 비작업 중에 오퍼레이터가 부주의하게 조작 레버에 접촉해서, 의도치 않은 기계 동작이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 작업 기계(501)는, 조작 레버의 조작에 따라서는 동작하지 않는 상태로 설정할 수 있는 것이어도 된다. 즉, 작업 기계(501)는, 조작 레버의 조작에 의해 조작 가능한 조작 가능 상태, 및 조작 레버의 조작에 따라서는 조작 불가능한 작업 대기 상태 중 어느 것에 있을 수 있다.
작업 기계(501)는, 조작 레버의 조작을 무효화하기 위한 소정의 무효화 조작이 행해짐에 따라서, 조작 가능 상태로부터 작업 대기 상태로 천이해도 된다. 예를 들어, 캡(204)에 셧오프 레버가 탑재되어도 된다. 셧오프 레버에는, 파일럿압 차단 위치와 차단 해제 위치의 2개의 위치가 있고, 오퍼레이터가 파일럿압 차단 위치에 셧오프 레버를 이동시킨 상태에서는, 작업 기계(501)는 작업 대기 상태로 되고, 조작 레버의 조작이 무효가 된다. 한편, 셧오프 레버가 차단 해제 위치에 있는 상태에서는, 작업 기계(501)는 조작 가능 상태로 되고, 조작 레버의 조작에 따라서 셔블이 동작한다.
도 6은, 실시예 2에 따른 현장 감시 시스템의 구성을 나타내는 시스템 블록도이다. 현장 감시 시스템은, 조작량 검출 장치(301)와, 파일럿압 제어 밸브(302) (이 예에서는 302a 및 302b의 2개)와, 기계 위치 검출 장치(303)와, 작업 대기 상태 검출 장치(304)와, 작업 영역 입력 장치(305)와, 경계 선택 장치(306)와, 주변 물체 검출 장치(307)와, 제어 장치(308)와, 경고 장치(309)와, 자세 검출 장치(320)와, 방향 제어 밸브(330)와, 액추에이터(331)를 구비한다.
제어 장치(308)는, 작업 영역 경계 연산부(310)와, 칸막이 정보 유지부(311)와, 운용 환경 판정부(312)와, 경고 내용 결정부(313)와, 조작량 출력 연산부(314)와, 출력부(315)와, 전류 생성부(316)와, 판정 명령부(317)와, 출력 제한 결정부(318)를 구비한다. 제어 장치(308)는, 현장 감시 시스템의 동작을 제어한다. 제어 장치(308)는, 예를 들어 연산 수단 및 기억 수단을 구비하는 공지된 컴퓨터로서의 구성을 갖는다. 제어 장치(308)의 기억 수단에는, 제어 장치(308)의 동작을 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 그 경우에는, 제어 장치(308)의 연산 수단이 이 프로그램을 실행함으로써, 제어 수단이 본 명세서에 기재되는 기능을 실현해도 된다. 제어 장치(308)가 복수의 컴퓨터로 구성되는 경우에는, 그 각각이 상술한 구성을 가져도 된다.
각 구성 요소의 배치는 임의이지만, 예를 들어 조작량 검출 장치(301), 기계 위치 검출 장치(303), 작업 대기 상태 검출 장치(304), 자세 검출 장치(320), 파일럿압 제어 밸브(302), 방향 제어 밸브(330) 및 액추에이터(331)는 작업 기계(501)에 탑재된다. 또한, 예를 들어 작업 영역 입력 장치(305), 경계 선택 장치(306), 주변 물체 검출 장치(307) 및 경고 장치(309)는, 작업 현장에 설치되어 현장 감시 장치를 구성한다. 또한 실시예 1과 마찬가지로, 경고 장치(309)의 배치는 임의로 변경 가능하다.
제어 장치(308)는, 예를 들어 그 일부가 작업 기계(501)에 탑재되고, 다른 일부가 현장 감시 장치의 일부로서 작업 현장에 설치된다. 보다 구체적인 예로서는, 조작량 출력 연산부(314)와, 출력부(315)와, 전류 생성부(316)가 작업 기계(501)에 탑재되고, 작업 영역 경계 연산부(310)와, 칸막이 정보 유지부(311)와, 운용 환경 판정부(312)와, 경고 내용 결정부(313)와, 판정 명령부(317)와, 출력 제한 결정부(318)는 작업 현장에 설치되어 현장 감시 장치를 구성한다.
또한, 제어 장치(308)가 복수의 장소로 분산하여 설치되는 경우에는, 각 요소간에서 정보의 송수신을 행하기 위한 통신 네트워크, 정보의 수수를 행하기 위한 프로그램 등이 마련되어도 된다. 이것은 예를 들어 공지된 무선 통신 기술을 이용하여 실현 가능하다.
실시예 2(도 6)에 있어서, 실시예 1(도 1)과 동일한 명칭의 구성 요소는, 동일한 구성 및 동일한 기능을 구비하고 있어도 된다. 즉, 도 6의 작업 영역 입력 장치(305), 주변 물체 검출 장치(307), 경고 장치(309), 작업 영역 경계 연산부(310), 칸막이 정보 유지부(311), 운용 환경 판정부(312) 및 경고 내용 결정부(313)는, 각각, 도 1의 작업 영역 입력 장치(101), 주변 물체 검출 장치(102), 경고 장치(104), 작업 영역 경계 연산부(106), 칸막이 정보 유지부(105), 운용 환경 판정부(107) 및 경고 내용 결정부(108)와 동일한 구성 및 동일한 기능을 구비하고 있어도 된다. 또한, 추가의 기능을 더 구비해도 되며, 예를 들어 작업 영역 경계 연산부(310), 운용 환경 판정부(312), 경고 내용 결정부(313)는, 제어 장치(308)의 다른 구성 요소와 정보의 송수신 또는 수수를 행하도록 구성되어도 된다.
도 7은, 실시예 2에 따른 현장 감시 시스템이 실행하는 처리의 예를 설명하는 흐름도이다. 이 처리는, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계를 나타내는 정보의 입력을, 현장 감시 시스템이 접수함에 따라서, 스텝 401에서 개시된다.
예를 들어 도 2 및 도 3에 관련하여 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 작업 영역(504)의 경계인 변 AB, BC, CD, CD의 정보가 입력된다. 그 후, 경계 선택 장치(306)가, 이들 변 중에서, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계(예를 들어 변 AB 및 BC)를 선택하기 위한 정보의 입력을 접수하고, 이것을 작업 영역 경계 연산부(310)에 송신한다. 이 정보에 따라서, 작업 영역 경계 연산부(310)는, 변 AB, BC, CD, CD 중에서, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계로서, 변 AB 및 BC를 추출한다.
여기에서의 정보 입력 작업은, 작업 기계(501)의 오퍼레이터가 행해도 되고, 오퍼레이터와는 다른 작업자들이, 작업 현장의 작업 환경에 맞춰서 실시해도 된다.
경계 선택 장치(306) 및 작업 영역 경계 연산부(310)를 구비함으로써, 작업 영역(504)의 각 경계와, 그것들 중 특히 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계를, 구별하여 입력할 수 있으므로, 경계를 보다 유연하게 정의할 수 있다.
단, 경계 선택 장치(306)를 생략하는 것도 가능하다. 가령 경계 선택 장치(306)가 마련되지 않은 경우에는, 작업 영역 경계 연산부(310)는, 작업 영역(504)의 경계가 모두 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계인 것으로 하여 추출해도 된다.
계속되는 스텝 402 내지 406은, 판정 명령부(317)에 의해 실행되는 처리이다. 스텝 401에서 작업 영역 입력 장치(101)에 의해 경계를 나타내는 정보가 입력됨에 따라서, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 판정 처리를 실행시킨다. 이하에 설명한 바와 같이, 스텝 402 내지 406에 의해, 다양한 상황에 따라서 적절하게 판정 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어, 칸막이 물체(512)의 설치를 변경하는 빈도나, 칸막이 물체(512)가 중요해지는 상황에 맞춰서, 칸막이 물체(512)의 유무를 판정할 수 있다. 이에 의해, 쓸데없이 빈번하게 판정이 실시되어, 경고가 빈발함으로써 오퍼레이터를 번거롭게 한다는 사태를 방지할 수 있다.
스텝 401의 후, 스텝 402에 있어서, 현장 감시 시스템은, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 내에 위치하고 있는지 여부를 판정한다. 칸막이 물체(512)가 필요하게 되는 것은, 작업 영역(504) 내에서 작업 기계(501)가 동작하고 있는 동안이다. 이 때문에, 작업 영역(504) 외에 작업 기계(501)가 위치하고 있는 경우에는, 칸막이 물체(512)의 유무를 판정할 필요가 없다고 생각할 수도 있다. 스텝 402에 의하면, 이와 같은 경우에 불필요한 판정 처리를 생략할 수 있다.
작업 기계(501)가 작업 영역(504) 내에 위치하고 있는지 여부의 판정은, 임의의 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 현장 감시 시스템(예를 들어 작업 영역 경계 연산부(310))은, 각 경계에 수직이면서 또한 작업 영역(504)의 내측 방향을 정으로 하는 법선 벡터를 산출해도 된다. 여기에서는, 변 AB에 대하여 법선 벡터 NAB=(0, -1)이 산출되고, 변 BC에 대하여 법선 벡터 NBC=(-1, 0)이 산출된다. 이와 같이, 각 경계에 관한 정보는, 선분의 일단의 좌표와, 선분의 타단의 좌표와, 선분의 법선 벡터의 조로 나타낼 수 있다. 또한 3차원 좌표를 사용하는 경우에는 법선 벡터도 3차원으로 산출된다.
이와 같이 법선 벡터를 사용하는 경우에는, 판정 방법의 일례로서 다음과 같은 방법을 이용할 수 있다. 우선, 각 경계에 대하여, 작업 기계(501)의 위치로부터 당해 경계의 중점까지의 벡터와, 당해 경계의 법선 벡터의 내적을 산출한다. 그리고, 각 경계에 대하여 내적의 부호를 판정한다. 모든 경계에 대하여 내적이 부(負)(0인 경우를 포함해도 됨)이면, 작업 기계(501)는 작업 영역(504) 내에 위치하고 있다고 판정된다. 한편, 어느 경계에 대하여 내적이 정(正)(0인 경우를 포함해도 됨)이면, 작업 기계(501)는 작업 영역(504) 내에 위치해 있지 않다고 판정된다.
이 판정 방법은 일례이며, 다른 방법을 이용해도 된다. 특히, 작업 영역(504)이 폐쇄된 도형으로서 입력되어 있으면, 그 내외를 판정하는 방법은 공지된 알고리즘 등을 이용하여 적절히 설계 가능하다. 또한, 스텝 401에서 경계를 나타내는 정보를 입력할 때에, 각 경계의 법선 벡터도 입력하도록 구성해도 된다.
또한, 본 실시예와 같이 작업 영역(504)이 작업 현장에 대하여 고정된 좌표계에 의해 표현되는 경우에는, 기계 위치 검출 장치(303)가, 좌표계에 있어서의 작업 기계(501)의 위치를 검출해도 된다. 기계 위치 검출 장치(303)는, 예를 들어 GNSS(Global Navigation Satellite System) 등을 이용하여 차체 위치를 취득해도 된다. 한편, 작업 영역(504)이 작업 기계(501)와의 상대적 위치 관계에 의해 정의되어 있는 경우에는, 작업 기계(501)의 위치는 자명한 경우가 있고, 그와 같은 경우에는 기계 위치 검출 장치(303)는 생략 가능하다.
스텝 402에 있어서, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 내에 위치해 있지 않다고 판정된 경우에는, 처리는 스텝 412로 진행한다. 이 경우에는, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 의한 판정 처리(후술하는 스텝 408)를 실행시키지 않게 된다. 그리고, 스텝 412에 있어서, 현장 감시 시스템은, 경고 및 동작 제한의 해제를 행한다. 즉, 경고 장치(309)에 의해 출력되고 있는 경고를 취소함(즉 경고가 출력되어 있지 않은 상태로 함)과 함께, 작업 기계(501)의 동작 제한(스텝 411에 관해서 후술)을 해제한다. 예를 들어, 후술하는 스텝 704에 있어서의 처리와 마찬가지의 처리를 실행한다.
한편, 스텝 402에 있어서, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 내에 위치하고 있다고 판정된 경우에는, 스텝 403에 있어서, 판정 명령부(317)가, 경계가 변경되었는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 판정 명령부(317)는 작업 영역 입력 장치(305) 및 경계 선택 장치(306)의 출력을 감시하고 있어, 스텝 403이 전회 실행된 후에, 작업 영역(504)이 변경되었거나 또는 작업 영역(504) 중 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계가 변경된 경우에는, 경계가 변경되었다고 판정한다.
경계가 변경된 경우에는, 처리는 후술하는 스텝 407로 진행한다. 이 경우에는, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 판정 처리(후술하는 스텝 408)를 실행시키게 된다. 경계가 변경된 경우 등에는 칸막이 물체(512)의 이동이 필요하게 되는 경우가 있지만, 그와 같은 경우에 확실하게 판정 처리를 실행(또는 재실행)시킬 수 있다.
스텝 403에 있어서 경계가 변경되지 않았다고 판정된 경우에는, 스텝 404에 있어서, 판정 명령부(317)가, 조작량 검출 장치(301)에 의해 검출된 조작량에 기초하여, 소정 시간 후의 조작량 증가가 있는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 조작량이 소정의 임계값 이하인 상태(정지 상태를 포함함)가 소정 시간 이상 계속되고 있으며, 또한, 그 후에 조작량이 소정의 임계값(이들 2종류의 임계값은 반드시 동일하지는 않아도 됨)을 상회한 경우에, 소정 시간 후의 조작량 증가가 있었다고 판정되고, 그렇지 않은 경우에는, 소정 시간 후의 조작량 증가는 없다고 판정된다.
소정 시간 후의 조작량 증가가 있다고 판정된 경우에는, 처리는 후술하는 스텝 407로 진행한다. 이 경우에는, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 판정 처리(후술하는 스텝 408)를 실행시키게 된다. 이러한 처리에 의하면, 작게 동작하고 있는 상태 또는 천천히 동작하고 있는 상태로부터, 작업 기계(501)가 보다 크게 또는 보다 고속으로 움직이기 시작할 때에, 칸막이 물체(512)의 유무가 판정된다. 동작이 작거나 또는 천천히 작업 기계(501)에 작업자는 근접하기 쉬운 점에서, 작업 기계(501)가 크게 또는 고속으로 움직이기 시작한 직후에 작업자와 접촉할 가능성이 높아지지만, 스텝 404의 판정에 의해 그와 같은 경우에 적절한 경고를 행할 수 있다.
스텝 404에 있어서 소정 시간 후의 조작량 증가가 없다고 판정된 경우에는, 판정 명령부(317)는, 스텝 405에 있어서, 셧오프 레버가 파일럿압 차단 위치로부터 차단 해제 위치로 이동하였는지 여부를 판정한다. 즉, 작업 기계(501)가 작업 대기 상태로부터 조작 가능 상태로 천이하였는지 여부를 판정한다. 보다 구체적인 예로서는, 스텝 405가 전회 실행되었을 때에는 작업 기계(501)가 작업 대기 상태에 있으며, 또한, 스텝 405가 금회 실행되었을 때에 작업 기계(501)가 조작 가능 상태에 있는 경우에는, 작업 기계(501)가 작업 대기 상태로부터 조작 가능 상태로 천이하였다고 판정한다. 그렇지 않은 경우(즉, 스텝 405가 전회 실행되었을 때에 작업 기계(501)가 조작 가능 상태에 있거나, 또는 스텝 405가 금회 실행되었을 때에 작업 기계(501)가 작업 대기 상태에 있는 경우)에는, 천이하지 않았다고 판정한다.
작업 기계(501)가 작업 대기 상태로부터 조작 가능 상태로 천이하였다고 판정된 경우에는, 처리는 후술하는 스텝 407로 진행한다. 이 경우에는, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 판정 처리(후술하는 스텝 408)를 실행시키게 된다. 이와 같은 처리에 의하면, 정지 상태로부터 작업 기계(501)가 움직이기 시작할 때에, 칸막이 물체(512)의 유무가 판정된다. 동작 중의 작업 기계(501)보다도 정지 중인 작업 기계(501)에 작업자는 근접하기 쉬운 점에서, 작업 기계(501)가 움직이기 시작한 직후에 작업자와 접촉할 가능성이 높아지지만, 스텝 405의 판정에 의해 그와 같은 경우에 적절한 경고를 행할 수 있다.
스텝 405에 있어서 천이하지 않았다고 판정된 경우에는, 판정 명령부(317)는, 스텝 406에 있어서, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외로부터 작업 영역(504) 내로 이동하였는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 스텝 406이 전회 실행되었을 때에는 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외에 있으며, 또한, 스텝 406이 금회 실행되었을 때에 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 내에 있는 경우에는, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외로부터 작업 영역(504) 내로 이동하였다고 판정한다. 그렇지 않은 경우(스텝 406이 전회 실행되었을 때에 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 내에 있거나, 또는 스텝 406이 금회 실행되었을 때에 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외에 있는 경우)에는, 이동하지 않았다고 판정한다.
작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외로부터 작업 영역(504) 내로 이동하였다고 판정된 경우에는, 처리는 후술하는 스텝 407로 진행한다. 이 경우에는, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 판정 처리(후술하는 스텝 408)를 실행시키게 된다. 이와 같은 처리에 의하면, 이미 사람 등이 존재하는 작업 영역(504)에 작업 기계(501)가 진입한 시점에서 판정이 행해지므로, 적절한 시점에서 경고를 행할 수 있다.
한편, 스텝 406에 있어서, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외로부터 작업 영역(504) 내로 이동하지 않았다고 판정된 경우에는, 처리는 스텝 412로 진행한다. 이 경우에는, 판정 명령부(317)는, 운용 환경 판정부(312)에 의한 판정 처리(후술하는 스텝 408)를 실행시키지 않게 된다. 그리고, 스텝 412에 있어서, 현장 감시 시스템은, 상술한 바와 같이 경고 및 동작 제한의 해제를 행한다.
또한, 스텝 406에서는, 작업 기계(501)가 작업 영역(504) 외로부터 작업 영역(504) 내로 「처음으로」 이동하였는지 여부를 판정해도 된다. 즉, 스텝 406부터 한번 스텝 407로 분기한 후에는 작업 기계(501)의 이동에 관계없이, 스텝 406부터는 항상 스텝 412로 분기하도록 해도 된다.
이와 같이, 스텝 402 내지 406에 의하면, 판정 명령부(317)가 다양한 조건에 따라서 운용 환경 판정부(312)에 지시하거나 또는 지시를 생략하므로, 유연한 판정 처리가 가능해진다. 특히, 쓸데없이 빈번하게 판정이 실시되어, 경고가 빈발함으로써 오퍼레이터를 번거롭게 한다는 사태를 방지할 수 있다. 또한, 종래 기술에 비하여, 작업 대상의 검출 조건을 보다 상세히 정의할 수 있기 때문에, 감시 환경의 변화에 의한 악영향을 작게 할 수 있다.
스텝 407에 있어서, 주변 물체 검출 장치(307)가, 칸막이 물체(512)의 위치를 검출한다. 이때에, 주변 물체 검출 장치(307)는, 칸막이 정보 유지부(311)로부터 필요한 정보를 취득해도 된다.
다음으로, 스텝 408에 있어서, 운용 환경 판정부(312)가, 각 상기 경계에 대하여, 당해 경계가, 배치 완료 경계(대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있는 경계)인지, 또는 미배치 경계(대응하는 위치에 칸막이 물체(512)가 배치되어 있지 않은 경계)인지를 판정한다. 이 판정은, 예를 들어 실시예 1의 운용 환경 판정부(107)와 마찬가지로 행해진다.
스텝 408에 있어서, 모든 경계가 배치 완료 경계인 경우에는, 처리는 스텝 412로 진행한다. 스텝 412에 있어서, 현장 감시 시스템은, 상술한 바와 같이 경고 및 동작 제한의 해제를 행한다.
미배치 경계가 적어도 하나 존재하는 경우에는, 처리는 스텝 409로 진행한다. 스텝 409에 있어서, 운용 환경 판정부(312)는, 미배치 경계에 따른 정보를 추출하고, 이것을 경고 내용 결정부(313)와 출력 제한 결정부(318)로 출력한다. 예를 들어, 변 AB가 미배치 경계라고 판정된 경우에는, 정점 A의 좌표와, 정점 B의 좌표와, 법선 벡터 NAB의 조가 출력된다.
다음으로, 스텝 410에 있어서, 경고 내용 결정부(313)가, 경고 장치(309)에 의해 출력하기 위한 경고 내용을 결정한다. 이에 의해, 예를 들어 도 4와 같은 경고가 출력된다.
다음으로, 스텝 411에 있어서, 작업 기계(501)의 동작 제한이 설정된다. 동작 제한이란, 적어도 일부의 액추에이터 동작에 대한 제한이다. 동작 제한이 설정됨으로써, 작업 기계(501)의 오퍼레이터에 대하여, 칸막이 물체(512)의 설치를 강하게 촉구할 수 있다.
작업 기계(501)에 있어서, 어느 액추에이터의 동작을 제한할지, 각 액추에이터의 어느 동작을 제한할지, 각 동작을 어떻게 제한할지는, 당업자가 적절히 설계 가능하지만, 일례를 다음에 설명한다.
자세 검출 장치(320)가, 작업 기계(501)의 자세를 검출한다. 자세 검출 장치(320)는, 소정의 기구 정보(예를 들어 사전에 기억됨)와, 포텐시오미터나 IMU(Inertial Measurement Unit) 등의 센서로부터 취득하는 정보에 기초하여, 각 관절의 각도 등을 연산할 수 있다. 작업 기계(501)의 자세란, 예를 들어 하나 이상의 가동부의 위치에 의해 표현된다. 가동부란, 예를 들어 도 5의 버킷(201)이지만, 이에 한정되지는 않고, 상부 선회체(205)(또는 그 특정 부위, 예를 들어 후단)를 포함해도 된다.
또한, 작업 기계(501)의 자세는, 가동부를 지지하는 부위의 상태를 포함해도 된다. 예를 들어, 도 5의 암(202), 붐(203), 상부 선회체(205), 하부 주행체(206) 등의 위치 및 방향을 포함해도 된다.
조작량 출력 연산부(314)가, 조작 레버의 조작량에 기초하여, 각 파일럿압 제어 밸브에 대한 출력값을 결정한다. 그리고, 출력 제한 결정부(318)는, 이 출력값이, 가동부를 미배치 경계에 근접하는 방향으로 이동시키는 것인지 여부를 판정한다. 이 판정은, 조작 레버의 조작 방향과, 작업 기계(501)의 자세에 기초하여 실행하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는, 가동부가 미배치 경계에 근접하는 방향으로 이동하는 경우에, 작업 기계(501)의 동작 제한이 설정된다.
여기서, 미배치 경계에 대한 가동부의 이동에 기초하여 동작 제한을 설정하기 위한 구체적 처리는, 당업자가 적절히 설계할 수 있지만, 일례를 도 8 및 도 9를 이용하여 설명한다.
도 8은, 스텝 411에 있어서 동작 제한을 설정하는 처리의 예를 설명하는 흐름도이다. 도 9는, 미배치 경계(902)에 대한 가동부(901)의 운동의 예를 나타내는 도면이다. 가동부(901)는, 도 9의 예에서는 도 5의 버킷(201)이지만, 마찬가지의 처리가 암(202), 붐(203), 상부 선회체(205) 및 하부 주행체(206)에 대해서도 적용된다.
도 8의 처리는, 스텝 701에서 개시된다. 스텝 701에서는, 출력 제한 결정부(318)가, 미배치 경계 중 가동부(901)로부터 가장 가까운 경계를 특정한다. 예를 들어, 기계 위치 검출 장치(303) 및 자세 검출 장치(320)로부터 취득되는 정보에 기초하여, 가동부(901)의 좌표를 연산하고, 각 미배치 경계와의 거리를 연산한다. 이에 의해, 가동부(901)로부터 가장 가까운 거리에 있는 미배치 경계가, 미배치 경계(902)로서 특정된다. 또한, 이 거리의 계산은 2차원으로 행해져도 되고, 3차원으로 행해져도 된다. 3차원으로 행하는 경우에는, 경계는 각 변으로부터 연직 방향으로 상승되는 면분으로 할 수 있다.
스텝 702에 있어서, 출력 제한 결정부(318)는, 스텝 701에서 특정된 경계에 대한 가동부(901)의 속도를 산출한다. 속도는 예를 들어 2차원 또는 3차원의 벡터로 표현되고, 소정의 고정 정보(차체 기구 고유의 정보 등)와, 조작 레버의 조작량과, 작업 기계(501)의 자세에 기초하여 산출 가능하다.
도 9의 예에서는, 암 덤프와 붐 상승이라는 2종류의 동작이 복합된 동작을 상정하고 있으며, 가동부(901)의 속도는, 복수의 액추에이터 동작에 의해 발생하는 속도 벡터의 합성 벡터로서 표현된다. 예를 들어, 암 덤프를 행하는 조작 레버의 조작량으로부터 암의 각속도를 추정하고, 이 각속도와 자세 정보에 기초하여, 암 덤프 동작이 가동부(901)에 부여하는 속도 벡터 Va를 산출한다. 한편, 붐 상승을 행하는 조작 레버의 조작량으로부터 붐 상승의 회전 각속도를 추정하고, 이 회전 각속도와 자세 정보에 기초하여, 붐 상승 동작이 가동부(901)에 부여하는 속도 벡터 Vb를 산출한다. 이들 속도 벡터 Va 및 Vb를 합성한 속도 벡터 V가, 가동부(901)의 속도 벡터로 된다.
스텝 703에 있어서, 가동부(901)가 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동하는지 여부를 판정한다. 이것은 예를 들어 벡터의 내적을 사용하여 판정 가능하다. 구체예로서, 가동부(901)의 속도 벡터 V와, 미배치 경계(902)의 법선 벡터 N(단 작업 영역(504)의 내측을 향하고 있는 것)의 내적이 부이면, 가동부(901)는 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동한다고 판정되고, 내적이 0 이상이면, 가동부(901)는 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로는 이동하지 않는다고 판정된다.
이와 같이, 출력 제한 결정부(318)는, 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값이, 가동부(901)를 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동시키는지 여부를, 조작 레버의 조작 방향과, 자세에 기초하여 판정한다.
가동부(901)가 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동하지 않는 경우에는, 스텝 704에 있어서, 출력 제한 결정부(318)는, 가동부(901)의 당해 동작에 관련된 모든 액추에이터에 대하여, 동작 제한을 해제한다. 이것은, 예를 들어 출력 상한값을 소정값 Pmax(예를 들어 당해 액추에이터의 정격값 또는 최대 출력값)로 설정함으로써 행해진다. 또한 Pmax의 값은 파일럿압 제어 밸브마다 상이해도 된다. 도 9의 예에서는, 암 덤프 동작의 출력은 Pamax까지 가능해지고, 붐 상승 동작의 출력은 Pbmax까지 가능해진다.
한편, 가동부(901)가 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동하는 경우에는, 스텝 705에 있어서, 출력 제한 결정부(318)는, 가동부(901)의 당해 동작에 관련된 모든 액추에이터에 대하여, 동작 제한을 설정한다. 이것은, 예를 들어 출력 상한값을 소정값 Plimit(단 0≤Plimit<Pmax)로 설정함으로써 행해진다. 또한 Plimit의 값은 파일럿압 제어 밸브마다 상이해도 된다. 도 9의 예에서는, 암 덤프 동작은 출력 Palimit 이하로 제한되고, 붐 상승 동작은 출력 Pblimit 이하로 제한된다.
이와 같이 하여, 스텝 411에 있어서, 동작 제한이 설정 또는 해제된다. 출력부(315)는, 스텝 704 또는 705에 있어서 결정된 출력 상한값에 기초하여, 각 파일럿압 제어 밸브에 대한 제어 명령을, 전류 생성부(316)로 출력한다. 특히, 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값이 가동부(901)를 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동시키는 것이 아니거나, 또는 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값이 소정값 Plimit 이하인 경우에는, 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값에 기초하여 제어 명령을 출력한다. 한편, 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값이 가동부(901)를 미배치 경계(902)에 근접하는 방향으로 이동시키는 것이며, 또한, 당해 출력값이 소정값 Plimit를 상회하고 있는 경우에는, 소정값 Plimit에 기초하여 제어 명령을 출력한다. 전류 생성부(316)는, 이 제어 명령을 수신하고, 제어 명령에 따라서, 파일럿압 제어 밸브를 구동하는 전류를 생성한다.
여기서, 가령 작업 영역(504) 내에 사람 등이 존재하고 있는 경우, 사람 등은, 가동부(901)와, 가장 가까운 미배치 경계(902)의 사이에 있을 가능성이 높다. 본 실시예에 의하면, 가동부(901)가, 가장 가까운 미배치 경계(902)를 향하는 속도를 제한할 수 있으므로, 가동부(901)와 사람 등과의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
[기타 변형예]
이상 설명한 실시예 1 및 2에 있어서, 이하와 같은 변형을 실시할 수 있다.
실시예 2에 있어서, 스텝 411에서는 가동부의 이동 방향에 따라서 동작 제한을 설정하였다. 변형예로서, 동작 제한은 가동부의 이동 방향에 관계 없이 설정되어도 된다. 보다 구체적으로는, 미배치 경계가 존재하는 경우에는, 항상 출력 상한값을 소정값 Plimit로 해도 된다. 즉, 이 변형예에 있어서, 출력부는, 미배치 경계가 존재하지 않거나, 또는 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값이 Plimit 이하인 경우에는, 그 출력값에 기초하여 제어 명령을 출력하고, 한편, 미배치 경계가 적어도 하나 존재하며, 또한, 조작량 출력 연산부(314)에 의해 결정된 출력값이 Plimit를 상회하고 있는 경우에는, Plimit에 기초하여 제어 명령을 출력하게 된다. 또한, 이 경우의 흐름도는 특히 독립된 도면으로서는 나타내지 않지만, 도 8의 스텝 705만에 의해 구성할 수 있다.
실시예 2에 있어서, 일부의 처리를 생략하면 실시예 1에 상당하는 구성으로 된다. 예를 들어, 도 7에 있어서의 스텝 401, 407 내지 410, 412가 실시예 1의 처리를 구성한다.
실시예 1 및 2에서는, 작업 영역 입력 장치(101 및 305)는, 칸막이 물체(512)를 배치해야 할 경계뿐만 아니라, 모든 경계를 나타내는 정보의 입력을 접수한다. 변형예로서, 작업 영역 입력 장치는, 칸막이 물체를 배치해야 할 경계만에 대하여 입력을 접수해도 된다. 이 경우에는, 작업 영역 경계 연산부(106 및 310)와, 경계 선택 장치(306)는 생략 가능하다.
경고의 내용은 도 4와 같은 것으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 경계를 식별하는 정보를 포함하지 않는 것이어도 된다. 단순히 칸막이 물체가 적절하게 배치되어 있지 않다는 취지를 나타내는 메시지 또는 경고음만이어도, 칸막이 물체의 배치의 재확인을 촉구할 수 있다.
판정 명령부는 단일의 구성 요소로서 구성될 필요는 없다. 실시예 2(도 7)의 예에서는 단일 판정 명령부(317)가 스텝 402 내지 406의 모든 판정을 행하지만, 변형예로서, 스텝 402 내지 406 각각 개별에 대응하여, 각각 독립된 판정 명령부가 구성되어도 된다.
101, 305: 작업 영역 입력 장치(경계 입력 장치)
102, 307: 주변 물체 검출 장치(칸막이 물체 검출 장치, 물체 검출 장치)
103, 308: 제어 장치
104, 309: 경고 장치
105, 311: 칸막이 정보 유지부
106, 310: 작업 영역 경계 연산부
107, 312: 운용 환경 판정부(판정부)
108, 313: 경고 내용 결정부
201: 버킷(가동부)
202: 암(가동부)
203: 붐(가동부)
204: 캡
205: 상부 선회체 (가동부)
206: 하부 주행체 (가동부)
301: 조작량 검출 장치
302(302a, 302b): 파일럿압 제어 밸브
303: 기계 위치 검출 장치
304: 작업 대기 상태 검출 장치
306: 경계 선택 장치
314: 조작량 출력 연산부
315: 출력부
316: 전류 생성부
317: 판정 명령부
318: 출력 제한 결정부
320: 자세 검출 장치
330: 방향 제어 밸브
331: 액추에이터
501: 작업 기계
502: 작업자 통로
503: 벽
504: 작업 영역
512 (512a, 512b, 512c): 칸막이 물체
901: 가동부
902: 미배치 경계
AB, BC: 변(칸막이 물체를 배치해야 할 경계)
CD, DA: 변(경계)
N: 경계의 법선 벡터
V: 속도 벡터
본 명세서에서 인용한 모든 간행물, 특허 및 특허출원은 그대로 인용에 의해 본 명세서에 원용되는 것으로 한다.

Claims (13)

  1. 경고를 출력하는 경고 장치와,
    칸막이 물체의 위치를 검출하는 칸막이 물체 검출 장치와,
    칸막이 물체를 배치해야 할 경계를 나타내는 정보의 입력을 접수하는 경계 입력 장치와,
    제어 장치를
    구비하고,
    상기 제어 장치는,
    각 상기 경계에 대하여, 당해 경계가, 당해 경계에 대응하는 위치에 상기 칸막이 물체가 배치되어 있는 배치 완료 경계인지, 또는 당해 경계에 대응하는 위치에 상기 칸막이 물체가 배치되어 있지 않은 미배치 경계인지를 판정하는 판정부와,
    상기 미배치 경계가 적어도 하나 존재하는 경우에, 상기 경고 장치에 상기 경고를 출력시키는, 경고 내용 결정부를
    구비하는, 현장 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 경계 입력 장치에 의해 상기 경계를 나타내는 상기 정보가 입력됨에 따라서, 상기 판정부에 판정 처리를 실행시키는 판정 명령부를 구비하는, 현장 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경계 입력 장치는, 작업 영역의 입력을 접수하는 작업 영역 입력 장치이며,
    상기 제어 장치는, 상기 작업 영역의 경계 중에서 상기 칸막이 물체를 배치해야 할 상기 경계를 추출하는, 작업 영역 경계 연산부를 구비하는, 현장 감시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    작업 기계의 위치를 검출하는 기계 위치 검출 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 판정부에 판정 처리를 실행시키는 판정 명령부를 구비하고,
    상기 판정 명령부는, 상기 작업 기계가 상기 작업 영역 내에 위치하지 않은 경우에는, 상기 판정부에 판정 처리를 실행시키지 않는, 현장 감시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판정 명령부는, 상기 작업 기계가 상기 작업 영역 외로부터 상기 작업 영역 내로 이동한 경우에, 상기 판정부에 판정 처리를 실행시키는, 현장 감시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 작업 영역의 상기 경계 중에서, 상기 칸막이 물체를 배치해야 할 상기 경계를 선택하기 위한 정보의 입력을 접수하는 경계 선택 장치를 구비하는, 현장 감시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경고 장치는 작업 기계에 탑재되거나, 또는 작업 현장에 배치되는, 현장 감시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 칸막이 물체 검출 장치는, 물체를 검출하는 물체 검출 장치이며,
    상기 제어 장치는, 상기 칸막이 물체를 식별하기 위한 정보를 기억하는, 칸막이 정보 유지부를 구비하는, 현장 감시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경고는, 상기 미배치 경계를 식별하기 위한 정보를 포함하는, 현장 감시 장치.
  10. 제1항에 기재된 현장 감시 장치와, 작업 기계를 구비하는, 현장 감시 시스템이며,
    상기 작업 기계는, 조작 레버와, 상기 조작 레버의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 조작량이 소정의 임계값 이하인 상태가 소정 시간 이상 계속된 후, 상기 조작량이 소정의 임계값을 상회한 경우에, 상기 판정부에 판정 처리를 실행시키는 판정 명령부를
    구비하는, 현장 감시 시스템.
  11. 제1항에 기재된 현장 감시 장치와, 작업 기계를 구비하는, 현장 감시 시스템이며,
    상기 작업 기계는 조작 레버를 구비하고,
    상기 작업 기계는, 상기 조작 레버의 조작에 의해 조작 가능한 조작 가능 상태, 및 상기 조작 레버의 조작에 따라서는 조작 불가능한 작업 대기 상태 중 어느 것에 있을 수 있고,
    상기 제어 장치는, 상기 작업 기계가 상기 작업 대기 상태로부터 상기 조작 가능 상태로 천이한 경우에, 상기 판정부에 판정 처리를 실행시키는 판정 명령부를 구비하는, 현장 감시 시스템.
  12. 제1항에 기재된 현장 감시 장치와, 작업 기계를 구비하는, 현장 감시 시스템이며,
    상기 작업 기계는,
    조작 레버와,
    상기 조작 레버의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치와,
    액추에이터의 스풀에 인가되는 파일럿압을 제어하는 파일럿압 제어 밸브를
    구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 조작량에 기초하여, 상기 파일럿압 제어 밸브에 대한 출력값을 결정하는 조작량 출력 연산부와,
    상기 파일럿압 제어 밸브에 대한 제어 명령을 출력하는 출력부와,
    상기 제어 명령에 따라서, 상기 파일럿압 제어 밸브를 구동하는 전류를 생성하는 전류 생성부를
    구비하고,
    상기 출력부는,
    상기 미배치 경계가 존재하지 않거나, 또는 상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이 소정의 출력 상한값 이하인 경우에는, 상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값에 기초하여 상기 제어 명령을 출력하고,
    상기 미배치 경계가 적어도 하나 존재하며, 또한, 상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이 상기 소정의 출력 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 소정의 출력 상한값에 기초하여 상기 제어 명령을 출력하는, 현장 감시 시스템.
  13. 제1항에 기재된 현장 감시 장치와, 작업 기계를 구비하는, 현장 감시 시스템이며,
    상기 작업 기계는,
    조작 레버와,
    상기 조작 레버의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치와,
    가동부와,
    복수의 동작 방향으로 상기 가동부를 이동시키는 액추에이터와,
    상기 작업 기계의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와,
    상기 액추에이터의 상기 동작 방향에 대응하는 방향으로 스풀을 이동시키기 위해서, 상기 스풀의 양측에 각각 인가되는 파일럿압을 제어하는 복수의 파일럿압 제어 밸브를
    구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 조작량에 기초하여, 각 상기 파일럿압 제어 밸브에 대한 출력값을 결정하는 조작량 출력 연산부와,
    각 상기 파일럿압 제어 밸브에 대한 제어 명령을 출력하는 출력부와,
    상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이, 상기 가동부를 상기 미배치 경계에 근접하는 방향으로 이동시키는 것인지 여부를, 상기 조작 레버의 조작 방향과, 상기 자세에 기초하여 판정하는, 출력 제한 결정부와,
    상기 제어 명령에 따라서, 상기 파일럿압 제어 밸브를 구동하는 전류를 생성하는 전류 생성부
    를 구비하고,
    상기 출력부는,
    상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이 상기 가동부를 상기 미배치 경계에 근접하는 방향으로 이동시키는 것이 아니거나, 또는 상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이 소정의 출력 상한값 이하인 경우에는, 상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값에 기초하여 상기 제어 명령을 출력하고,
    상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이 상기 가동부를 상기 미배치 경계에 근접하는 방향으로 이동시키는 것이며, 또한, 상기 조작량 출력 연산부에 의해 결정된 상기 출력값이 소정의 출력 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 소정의 출력 상한값에 기초하여 상기 제어 명령을 출력하는, 현장 감시 시스템.
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