WO2019117268A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2019117268A1
WO2019117268A1 PCT/JP2018/045991 JP2018045991W WO2019117268A1 WO 2019117268 A1 WO2019117268 A1 WO 2019117268A1 JP 2018045991 W JP2018045991 W JP 2018045991W WO 2019117268 A1 WO2019117268 A1 WO 2019117268A1
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worker
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PCT/JP2018/045991
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麻里子 水落
坂本 博史
和重 黒髪
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日立建機株式会社
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    • H04W4/40Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]

Definitions

  • the present invention relates to a work machine.
  • Patent Document 1 makes the worker carry an RFID tag emitting radio waves of a predetermined communication distance to a receiver on a working machine
  • a system is disclosed that detects an approach of a worker within a predetermined distance and issues an alarm by receiving a radio wave from an RFID tag by a mounted receiver.
  • an RFID tag carried by a worker is provided with a function of changing the magnetic field detection sensitivity, the distance between the working machine and the worker is identified in several steps on the RFID tag side, and an alarm is issued by this distance.
  • a system for changing levels is disclosed.
  • Patent Documents 3 and 4 have a GNSS receiver for receiving signals from positioning satellites that make up the Global Navigation Satellite System (GNSS) and a GNSS reception function.
  • the system which makes the worker carry the GNSS receiving terminal to have and detects the approach of the worker and the worker by acquiring the position information of the worker and the worker using the GNSS, and notifies the operator of the worker machine. It is disclosed.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • Patent No. 5009139 gazette
  • Patent No. 5520688 gazette
  • Patent Document 1 whether or not the worker has entered within a specific distance from the working machine is detected, and in Patent Document 2, the distance of the worker from the working machine is detected, but the positions of the working machine and the worker Since it is not possible to obtain information on the relationship, ie, the distance and direction, accurate adjustment can not be made even if it is attempted to adjust the area for which detection and alarm are to be made.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a working machine capable of accurately detecting the approach of a worker to a working machine and preventing an excessive warning. .
  • the present application includes a plurality of means for solving the above problems, and an example thereof is a vehicle body provided with a traveling device, and a plurality of front members attached to the vehicle body and rotatably connected.
  • a working machine provided with an articulated work machine comprising: and an operation device for outputting an operation signal for operating the work machine, the GNSS provided on the vehicle body and acquiring position information of the work machine
  • a worker tag carried by an operator and a worker who performs work outside the work machine, the GNSS receiving unit acquiring position information of the worker tag, and generating the magnetic field
  • the magnetic field signal generated by the device is received, at least the magnetic field ID included in the received magnetic field signal, the tag ID for identifying the worker tag that has received the magnetic field signal, and the tag
  • a tag information receiving apparatus for receiving a radio wave
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the appearance of a hydraulic shovel that is an example of a working machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing an example of a worker approach notification system mounted on a work machine
  • FIG. 3 shows a detailed configuration of a tag detection device and a worker tag of the worker approach notification system.
  • the hydraulic shovel 1 has a multi-joint type front working machine 6 (working machine) configured by connecting a plurality of front members (a boom 6A, an arm 6B, and a bucket 6C) which respectively rotate in the vertical direction.
  • An upper swing body 3 and a lower traveling body 2 (traveling device) constituting a vehicle body are provided, and the upper swing body 3 is provided so as to be rotatable relative to the lower travel body 2.
  • the upper swing body 3 is configured by arranging respective members on a swing frame 31 serving as a base, and the swing frame 31 constituting the upper swing body 3 can swing relative to the lower traveling body 2.
  • the base end of the boom 6A of the front work machine 6 is vertically rotatably supported at the front of the upper swing body 3, and one end of the arm 6B is an end different from the base end of the boom 6A (tip , And the bucket 6C is vertically rotatably supported at the other end of the arm 6B.
  • the lower traveling body 2 is a traveling hydraulic motor 13a (13b) (not shown) for driving a pair of crawlers 12a (12b) respectively wound around a pair of left and right crawler frames 11a (11b) and the crawlers 12a (12b). (Including the mechanism).
  • a traveling hydraulic motor 13a 13b
  • FIG. 1 about each structure of the lower traveling body 2, only one of the left and right pair of structures is illustrated and attached with a code, and the other structure is shown only by the code in parentheses. Illustration is omitted.
  • the front members 6A to 6C are driven by the boom cylinder 16A, the arm cylinder 16B and the bucket cylinder 16C, which are hydraulic actuators, to perform a turning operation, and the lower traveling body 2 is driven by the left and right traveling hydraulic motors 13a (13b) It is done and run operation.
  • the upper swing body 3 is driven by a swing hydraulic motor 32 which is a hydraulic actuator to perform a swing operation on the lower traveling body 2.
  • attitude sensors 75A to 75C for acquiring respective posture information are disposed.
  • the attitude sensors 75A to 75C are, for example, an inertial measurement unit (IMU: Inertial Measurement Unit) that measures the angular velocity and acceleration of the installed front member.
  • the attitude sensors 75A to 75C output measured values of acceleration and angular velocity in the IMU coordinate system set in the attitude sensors 75A to 75C as attitude information.
  • the front members 6A to 6C are obtained. You can know the attitude.
  • a motor 33 such as an engine, a hydraulic pump 34 driven by the motor 33, and a hydraulic pump 34 discharge the boom cylinder 16A, the arm cylinder 16B, and the bucket cylinder 16C on the swing frame 31 constituting the upper swing body 3.
  • a control circuit 35 for controlling the direction and flow rate of hydraulic fluid supplied to hydraulic actuators such as the swing hydraulic motor 32 and the left and right traveling hydraulic motors 13a and 13b is disposed, and a hydraulic circuit system is configured.
  • an operation control device 9 for controlling the start and stop of the hydraulic shovel 1, overall operation and the like is disposed in the upper swing structure 3, and operation control of each of the hydraulic actuators 16A to 16C, 32, 13a, 13b is The control valve 35 is controlled based on the operation signal output from the operation lever device 5 corresponding to each operation.
  • a driver's cab 4 for operating the hydraulic shovel 1 is disposed.
  • a display device 81 as a notification device 80, an alarm device 82, and the like are arranged in the driver's cab 4, in addition to the engine key switch 7, the control lever device 5, and the lock lever 8, a display device 81 as a notification device 80, an alarm device 82, and the like are arranged in the driver's cab 4, in addition to the engine key switch 7, the control lever device 5, and the lock lever 8, a display device 81 as a notification device 80, an alarm device 82, and the like are arranged.
  • the engine key switch 7 switches the start and stop of the hydraulic shovel 1.
  • the hydraulic shovel 1 is stopped (that is, the engine 33 is stopped), and when the engine key switch 7 is switched to the "ON” position, the hydraulic shovel 1 is It is in the activated state (that is, the state in which the engine 33 and various systems are activated).
  • the engine key switch 7 is provided with a key state detection sensor 77 (the reference numeral is shown in parentheses in FIG. 1) for detecting whether the position is switched to "ON” or "OFF". .
  • the operating lever device 5 includes an operating lever for driving the front work machine 6, a traveling lever for operating the lower traveling body 2 and an operating lever for operating the upper swing body 3, etc.
  • a plurality of operation levers (not shown) corresponding to the operation of the actuators 16A to 16C, 32, 13a, 13b are provided.
  • the operation lever device 5 is provided with a lever operation amount sensor 79 (symbols in parentheses are shown in FIG. 1) for detecting the operation amount of the operation lever corresponding to the operation of each of the hydraulic actuators 16A to 16C, 32, 13a, 13b. It is done.
  • the lock lever 8 switches between interruption and connection of an operation signal output from the operation lever device 5.
  • the lock lever 8 is switched to the "lock” position, the operation signal output from the operation lever device 5 is blocked and invalidated, and the hydraulic actuators 16A to 16C, 32, 13a, and 13b are not driven.
  • the lock lever 8 is switched to the “lock release” position, the interruption of the operation signal output from the operation lever device 5 is released and becomes effective, and the respective hydraulic actuators 16A to 16C, 32, It is possible to drive 13a and 13b.
  • the lock lever 8 is provided with a lock state detection sensor 78 (symbols in FIG. 1 are shown in parentheses) for detecting whether the position is switched to “lock” or “unlock”. .
  • the attitude sensors 75A to 75C constitute an attitude detection device 71 that detects information (attitude information) on the attitudes of the plurality of front members 6A to 6C that constitute the front work machine 6.
  • the key state detection sensor 77 of the engine key switch 7, the lock state detection sensor 78 of the lock lever 8, and the lever operation amount sensor 79 of the operation lever device 5 detect the operation state of the hydraulic shovel.
  • the posture detection device 71 and the machine operation state detection device 72 constitute a work state detection device 70 that detects the work state of the hydraulic shovel 1 (see FIG. 4 and the like described later).
  • GNSS Global Navigation Satellite System: Global Navigation Satellite System
  • a GNSS receiver 50 is provided.
  • the GNSS receiver 50 receives a radio wave from a positioning satellite, and demodulates the radio wave received from the positioning satellite to extract a positioning signal, and the hydraulic excavator 1 based on the positioning signals from a plurality of positioning satellites.
  • a GNSS position information generation unit 52 that calculates a three-dimensional position of The GNSS position information generation unit 52 outputs GNSS reception data including the three-dimensional position calculation value (position information) of the hydraulic shovel 1 and GNSS positioning quality information serving as a measure of accuracy and reliability of the three-dimensional position calculation value.
  • the GNSS positioning quality information is, for example, the number of satellites and satellite arrangement used for calculation of position information, Fix, Float, positioning state such as single positioning, position estimation error estimation value in latitude direction and longitude direction, and the like.
  • the GNSS receiver 50 When the GNSS receiver 50 can not receive a signal necessary for calculation of the three-dimensional position calculation value (position information), the GNSS receiver 50 outputs "impossible to measure” as the positioning state in the GNSS positioning quality information, and calculates the three-dimensional position. “N / A (impossible to calculate)” is output as a value (position information).
  • the worker approach notification system 10 is mounted on such a hydraulic shovel 1, and detects workers according to the following operation principle.
  • the worker tag 40 is carried by a worker (including the operator of the hydraulic shovel 1) to be detected.
  • the worker tag 40 has a function of acquiring a three-dimensional position calculation value (position information) by a GNSS (Global Navigation Satellite System: Global Navigation Satellite System) and an induction magnetic field generated by the magnetic field generator 21 installed in the hydraulic shovel 1 And a function of detecting (a magnetic field signal 120 described later).
  • GNSS Global Navigation Satellite System: Global Navigation Satellite System
  • the tag ID identifying the worker tag 40 itself When the worker tag 40 detects the induced magnetic field generated by the magnetic field generator 21, the tag ID identifying the worker tag 40 itself, the magnetic field ID (received value) of the induced magnetic field, and the three-dimensional position calculation value (position information ) Is transmitted to the tag detection device 20.
  • the tag detection apparatus 20 when the radio wave signal 140 is received, the worker tag 40 exists in the area where the magnetic field signal 120 can be detected, and when not received, the worker tag 40 is the magnetic field signal 120. It can be seen that it exists outside the detectable area.
  • the hydraulic shovel 1 also has a function of acquiring a three-dimensional position calculation value (position information) by GNSS, and the detailed information of the hydraulic shovel 1 and the worker tag 40 using the position information from the worker tag 40 The positional relationship can be calculated.
  • the worker approach notification system 10 is a worker tag 40 carried by a worker who may work in the vicinity of the hydraulic shovel 1 which is a working machine, and a hydraulic shovel
  • the tag detection device 20 for detecting the worker tag 40 around 1 the work state detection device 70 for detecting the work state of the hydraulic shovel 1, and three-dimensional position calculation of the hydraulic shovel 1 based on radio waves received from positioning satellites
  • the GNSS receiving device 50 which outputs a value (position information) and the tag detection device 20, the worker tag based on the information obtained by the tag detection device 20, the work state detection device 70, and the GNSS reception device 50.
  • the controller 60 generates a notification command for notifying the operator of the presence or absence and the presence position in a predetermined range of the 40 predetermined ranges, and the hydraulic system Disposed in the driver chamber 4 of the bell 1 is a schematic configuration of the determination in the control unit 60 based on the notification command from the control device 60 from the notification device 80. to notify the operator.
  • the notification device 80 is a device for notifying the operator of the work machine 1 of the presence of a worker around the hydraulic shovel 1 (in other words, the presence of the worker tag 40), and the display device 81 and the alarm device 82 Have.
  • the worker and the worker tag 40 which are targets for detection of the presence and the position in the present embodiment, can be synonymous with each other.
  • the display device 81 is made of, for example, a liquid crystal panel or the like, and is provided at a position in the operator's cab 4 of the hydraulic shovel 1 that is easy for the operator to see, and a position that does not hinder securing the external visual field.
  • the display device 81 is used to notify the operator of the hydraulic shovel 1 of the presence of the worker by visual information, and based on the display command (notification command) from the control device 60, the display of the area where the worker exists or Display to notify the approach of workers.
  • the alarm device 82 is a device capable of generating sound or voice and is provided in the operator's cab 4 of the hydraulic shovel 1.
  • the alarm device 82 is used to notify the operator of the hydraulic shovel 1 of the approach of the hydraulic shovel 1 by the hearing information, and an alarm sound for notifying the approach of the worker based on the alarm command (notification command) from the control device 60.
  • the worker tag 40 is carried by the operator of the hydraulic shovel 1 and a worker who carries out work outside the hydraulic shovel 1, and is carried by all the workers working at the work site where the hydraulic shovel 1 operates. There are as many workers as there are at the work site.
  • the worker tag 40 receives the magnetic field signal 120 generated from the magnetic field generation device 21 of the tag detection device 20, the magnetic field ID of the received magnetic field signal 120 (specific ID set in the magnetic field generation device 21: 6) and the tag ID identifying the worker tag 40 itself which has received the magnetic field signal 120, and transmits a radio signal 140.
  • the worker tag 40 has a magnetic field detection unit 41 which is an antenna (for example, a coil) for detecting the magnetic field signal 120 generated from the tag detection device 20, and a worker (worker tag based on radio waves received from positioning satellites 40) GNSS receiver 45 which outputs the three-dimensional position calculation value (position information), radio wave transmitter 43 which is an antenna (for example, a coil etc.) which generates radio signal 140 as a drive signal, and magnetic field detector 41 And an output information generation unit that generates a drive signal of the radio wave transmission unit based on the detected magnetic field signal.
  • a magnetic field detection unit 41 which is an antenna (for example, a coil) for detecting the magnetic field signal 120 generated from the tag detection device 20, and a worker (worker tag based on radio waves received from positioning satellites 40) GNSS receiver 45 which outputs the three-dimensional position calculation value (position information), radio wave transmitter 43 which is an antenna (for example, a coil etc.) which generates radio signal 140 as a drive signal, and magnetic field detector 41
  • the GNSS receiver 45 is not shown for simplicity, like the GNSS receiver 50, the GNSS receiving antenna for receiving radio waves from positioning satellites and the radio waves received from positioning satellites are demodulated to obtain positioning signals.
  • a GNSS position information generation unit that extracts and calculates a three-dimensional position of the worker tag 40 based on positioning signals from a plurality of positioning satellites.
  • the GNSS position information generation unit of the GNSS reception unit 45 measures the three-dimensional position calculation value (position information) of the worker tag 40 and the GNSS positioning quality information serving as a measure of the accuracy and reliability of the three-dimensional position calculation value (position information).
  • the GNSS positioning quality information is, for example, the number of satellites and satellite arrangement used for calculation of position information, Fix, Float, positioning state such as single positioning, position estimation error estimation value in latitude direction and longitude direction, and the like.
  • the GNSS receiving unit 45 When the GNSS receiving unit 45 can not receive a signal necessary for calculation of the three-dimensional position calculation value (position information), the GNSS receiving unit 45 outputs "Positioning impossible" as the positioning state in the GNSS positioning quality information, and also calculates the three-dimensional position. “N / A (impossible to calculate)” is output as a value (position information).
  • the output information generation unit 42 demodulates the magnetic field signal 120 and extracts the contained magnetic field ID. Then, information (hereinafter referred to as tag information: see FIG. 7) including a tag ID which is a unique ID for identifying the worker tag 40 itself, the extracted magnetic field ID (field ID received value) and GNSS reception data is generated. , Modulate and output to the radio wave transmission unit 43 as a drive signal. Thereby, the worker tag 40 transmits the radio wave signal 140 of a predetermined frequency and intensity including tag information (tag ID, magnetic field ID received value, and GNSS received data (GNSS quality information, three-dimensional position calculated value)).
  • the worker tag 40 is, for example, a semi-active type, and waits in a state (standby state) in which transmission of a radio wave signal is not performed until the magnetic field signal 120 is received, and receives the magnetic field signal 120 from the tag detection device 20 Then, various processes are performed using this as a trigger, and when the transmission of the necessary radio signal is completed, the apparatus is in a standby state again until a new magnetic field signal is received. That is, the worker tag 40 transmits the radio wave signal 140 in response to the reception of the magnetic field signal 120.
  • the tag detection device 20 generates a magnetic field signal 120 including a magnetic field ID identifying a generation source, and a tag receives a radio wave signal 140 transmitted from the worker tag 40 triggered by the reception of the magnetic field signal 120. While controlling the generation of the magnetic field signal 120 from the magnetic field generation device 21 based on the control signal from the information reception device 22 and the control device 60, the information included in the radio wave signal 140 received by the tag information reception device 22 is acquired And the tag detection device control device 23 to output to the control device 60.
  • the magnetic field generation device 21 is based on a magnetic field generation unit 25 which is an antenna (for example, a coil etc.) that generates an induction magnetic field as the magnetic field signal 120 based on the drive signal, and a magnetic field generation command from the tag detection device control device 23
  • a magnetic field signal generation unit 24 generates a drive signal and outputs the drive signal to the magnetic field generation unit 25.
  • the magnetic field signal generation unit 24 generates a signal based on information (hereinafter referred to as magnetic field information: see FIG. 6) including a magnetic field ID corresponding to the magnetic field generation device 21 (that is, an ID unique to the magnetic field generation device 21). , Modulates and outputs to the magnetic field generation unit 25 as a drive signal. Thereby, the magnetic field generation unit 25 generates a magnetic field signal 120 which is a modulation signal including the magnetic field ID.
  • FIG. 5 is a top view showing an example of the arrangement of the magnetic field generator in the hydraulic shovel.
  • the magnetic field generation device 21 is installed in the hydraulic shovel 1, and is disposed, for example, in the upper part of the swing center of the upper swing body 3.
  • the magnetic field signal 120 generated by the magnetic field generator 21 can be received by the magnetic field detection sensitivity of the worker tag 40 (ie, The magnetic field detectable area 221) is a certain range centered on each magnetic field generator 21.
  • the worker tag 40 outputs the radio wave signal 140 to the tag information receiving device 22 when the worker tag 40 receives the magnetic field signal 120 from the magnetic field generator 21, so the magnetic field detectable area 221 becomes an area where the worker tag 40 can be detected.
  • an ellipsoidal magnetic field detectable area 221 is formed by the magnetic field signal 120 generated by the magnetic field generator 21, and the magnetic field generator 21 is arranged such that its major axis is along the front-rear direction of the upper swing body 3.
  • the magnetic field generator 21 is arranged such that its major axis is along the front-rear direction of the upper swing body 3.
  • the hydraulic shovel A worker (worker tag 40) within a prescribed distance around the entire circumference of 1 can be detected.
  • a cross section of the magnetic field detectable area 221 in a horizontal plane at the height where the presence of the worker tag 40 is assumed (for example, the assumed value of the height near the chest and waist of the worker).
  • the magnetic field detectable area 221 formed by the magnetic field signal 120 generated by the magnetic field generator 21 does not necessarily have to be an ellipse, and the magnetic field generator 21 configured so that the magnetic field detectable area 221 is a perfect circle is used. It is good.
  • the tag information receiving apparatus 22 demodulates the radio wave signal 140 received by the radio wave receiving unit 26 and the radio wave receiving unit 26 which is an antenna (for example, a coil) for receiving the radio wave signal 140 transmitted from the worker tag 40.
  • the tag information extraction unit 27 extracts tag information included in the radio wave signal 140 and outputs the tag information to the tag detection device control device 23.
  • the tag detection device control device 23 outputs a detection command including information on a range (hereinafter referred to as a detection target area) to be detected for the presence position of the worker tag 40 around the hydraulic shovel 1 output from the control device 60
  • Control device by processing the tag information output from the tag information extraction unit 27 of the tag information receiving unit 22 and the magnetic field generation instruction unit 28 that outputs the next generation instruction to the magnetic field signal generation unit 24 of the magnetic field generating unit 21 based on And a detection information output unit 29 for outputting the information to 60.
  • the magnetic field generation command unit 28 outputs a magnetic field generation command including a magnetic field strength command value that sets the magnetic field detectable area 221 as a detection target area based on the information of the detection target area included in the detection command from the control device 60 Do.
  • the detection information output unit 29 is information (tag, tag ID, magnetic field ID reception value, GNSS reception data (GNSS quality information, three-dimensional position calculation value)) from the tag information reception device 22 grouped by tag ID , Tag detection information: see FIG. 8), and output it to the control device 60.
  • the detection information output unit 29 groups GNSS reception data (GNSS quality information, three-dimensional position calculation value) for each worker tag 40 from the received tag information, and sets the detected tag ID and GNSS reception data as one set.
  • a detection tag list is generated, and further, its own magnetic field ID is added to the detection tag list to generate tag detection information.
  • Working machines other than the hydraulic shovel 1 also exist at the work site, and other working machines generate induced magnetic fields corresponding to the magnetic field signal 120 and return electric waves (radio wave signals) from the worker tag 40 It is conceivable to have a detection function unit to acquire. Therefore, when another working machine is present in the vicinity of the hydraulic shovel 1, the tag information receiving device 22 may receive a return radio wave from the worker tag 40 to the detection function unit of the other working machine. Therefore, when the tag detection information is generated, the detection information output unit 29 according to the present embodiment receives the radio wave returned to itself by the received value of the magnetic field ID included in the tag information.
  • Tag detection information generation processing (tag detection information generation processing only when the radio wave signal 140 is recognized as a return radio wave from the worker tag 40 to the magnetic field signal 120 from the magnetic field generator 21 disposed in the hydraulic shovel 1 )I do. Also, depending on the output cycle from the tag detection device 20 to the control device 60 and the transmission cycle of the radio signal 140 from the worker tag 40, the same worker tag 40 may be used within the output cycle of the tag detection signal to the control device 60.
  • the radio signal 140 may be received multiple times. Therefore, when radio signal 140 is received multiple times from the same worker tag 40, detection information output unit 29 according to the present embodiment has the best GNSS positioning quality information among the received tag information.
  • Tag detection information is generated as GNSS reception data of the worker tag 40.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the processing content of tag detection information generation processing in the detection information output unit.
  • the detection information output unit 29 first determines whether or not a predetermined time Ts has elapsed from the previous output of tag detection information to the control device 60 (step S100). If the determination result in step S100 is NO, that is, if the time Ts has elapsed since the previous output of the tag detection information, the tag detection information being generated is output to the control device 60 (step S101). Are reset, and the detection tag list being generated is cleared (step S102), and the process returns to step S100.
  • step S100 determines whether tag information has been input (step S110). If the determination result in step S110 is NO, the process returns to step S100.
  • step S110 When the determination result in step S110 is YES, that is, when the tag information extracted by the tag information extracting unit 27 from the radio wave signal 140 received by the radio wave receiving unit 26 of the tag information receiving device 22 is input.
  • the tag information is read (step S120), and whether the received magnetic field ID included in the read tag information is the own magnetic field ID, that is, the radio signal 140 received by the radio receiver 26 is sent to the hydraulic shovel 1 It is determined whether it is a return radio wave from the worker tag 40 in response to the magnetic field signal 120 from the disposed magnetic field generator 21 (step S130). If the determination result in step S130 is NO, the process returns to step S100.
  • step S130 determines whether it is included in the detection tag list of (step S140), and if the determination result is YES, the tag ID is added to the detection tag list (step S150), and the GNSS reception data included in the tag information is The GNSS reception data of the tag ID corresponding to the detection tag list is input (step S160), and the process returns to step S100.
  • step S140 determines whether GNSS positioning quality information included in GNSS reception data of information is better than GNSS positioning quality information included in GNSS reception data of a tag detection list being generated (step S141). If the determination result in step S141 is NO, that is, if the GNSS positioning quality information of the tag ID corresponding to the detection tag list being generated is better, the process returns to step S100.
  • step S141 determines whether the GNSS positioning quality information included in the tag information is better. If the determination result in step S141 is YES, that is, if the GNSS positioning quality information included in the tag information is better, the GNSS reception data included in the tag information is the corresponding tag of the detection tag list. It is input as GNSS reception data of ID (step S160), and returns to the process of step S100.
  • Control device 60 controls the entire operation of the worker approach notification system 10, and generates a detection command based on the detection result from the work state detection device 70 and the GNSS reception data from the GNSS reception device 50 to tag the device.
  • the control unit 60A outputs the notification command to the detection device 20 to control and generates the notification command, and outputs the notification command to the notification device 80.
  • the storage unit 60B stores various information used in the processing of the calculation unit 60A.
  • Control device 60 includes a storage unit including a CPU, a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a flash memory, not shown, a microcomputer including these, and peripheral circuits not shown. For example, it operates in accordance with a program stored in the ROM.
  • the storage unit 60B holds information necessary for the calculation in the calculation unit 60A, and outputs the information held as necessary.
  • the information on the installation position of the magnetic field generator 21 in the hydraulic shovel 1 is stored.
  • a worker information storage unit 340 for storing worker information in which the worker (including the operator) holding the key and the attribute thereof are associated with the tag ID of the worker tag 40 held.
  • the magnetic field generation device installation position information storage unit 321 is information on the installation position of the magnetic field generation device 21 in the hydraulic shovel 1, that is, the position and orientation in the coordinate system etc. Information (magnetic field generator installation position information) is stored. That is, the magnetic field generator installation position information is information indicating at which position of the hydraulic shovel 1 the magnetic field generator 21 is generating the induced magnetic field in which direction.
  • the magnetic field generator installation position information may include information on the magnetic field strength that can be obtained by the magnetic field generator 21 and information indicating the correspondence between the magnetic field strength and the magnetic field detectable area.
  • the GNSS receiver installation position information storage unit 350 holds information indicating where in the hydraulic shovel 1 the GNSS receiver 50 is installed. It is used to convert the earth-based three-dimensional position calculation value (position information) calculated based on the radio wave signal from the positioning satellite into the position information based on the hydraulic excavator 1.
  • the worker information storage unit 340 is information for identifying each worker, and holds, as worker information, a list in which the tag ID unique to the worker tag 40 is associated with the attribute of the worker.
  • the attribute of the worker includes, for example, information for distinguishing the operator of the hydraulic shovel 1 (own machine), the auxiliary worker, the surrounding worker, the operator of another working machine (other machine), the supervisor, and the like. Further, as the attribute of the worker, information such as the number of years of experience of the worker may be included, or an index obtained by integrating these may be included in the worker information as attribute information.
  • the approach notification can be performed at more appropriate timing.
  • a worker work assistant
  • the approach notification by the alarm device 82 is not performed, and only display on the display device 81 is performed.
  • the approach notification by the alarm device 82 is performed. As described above, by changing the approach notification method for each worker, it is possible to prevent excessive approach notification and to suppress bother and decrease in work efficiency.
  • Arithmetic unit 60A detects a detection target area (for example, detection target area 230 in FIG. 15 described later) to be a detection target of the position of worker tag 40 based on the detection result from work state detection device 70 and the detection target area.
  • a detection alarm area determination unit 61 that determines an approach notification target area (for example, approach notification target areas 280A and 280B in FIG.
  • the position information of the worker tag 40, the tag detection information acquired by the detection information output unit 29 of the tag detection device control unit 23, and the detection target area determined by the detection alarm area determination unit 61 The worker tag 40 was detected in the approach notification target area based on the calculation results of the worker position calculation unit 62 that calculates the position and the worker position calculation unit 62.
  • the case, and a notification command generating unit 63 generates a notification command for notifying the detection of the personnel tags 40 to the operator of the hydraulic excavator 1, and outputs to notification device 80.
  • the detection / warning area determination unit 61 is based on the detection signal from the posture detection device 71 of the work state detection device 70, and the farthest of the front work machine 6 from the turning center of the upper swing body 3 of the hydraulic shovel 1 with respect to the lower traveling body 2
  • a determination unit 61B and a detection alarm area calculation unit 61C that determines a detection target area and an approach notification target area using the calculation result of the turning radius calculation unit 61A and the determination result of the operation state determination unit 61B.
  • the turning radius calculation unit 61A is from the turning center of the hydraulic shovel 1 to the farthest end of the front work machine 6 based on the detection result of the posture detection device 71 (posture sensors 75A to 75C). The distance of is calculated as the turning radius.
  • the end portion of the arm 6B on the boom 6A side may be longer than the tip of the bucket 6C from the center of rotation. Therefore, in the turning radius calculation unit 61A, a position farthest from the turning center is set as an end (front work machine end) of the front work machine 6 according to the postures of the boom 6A, the arm 6B, and the bucket 6C.
  • the distance from the turning center to the end of the front working machine is set as the turning radius, and is calculated by link calculation from the dimension information of each part of the hydraulic shovel 1 and the input signal from the attitude detection device 71 (attitude sensors 75A to 75C).
  • the farthest point from the turning center is treated as the front work machine end, but when the front work machine 6 is present at a position sufficiently higher than the height of the worker, the upper swing body The worker does not enter the space area where the front working machine 6 moves by the turning of 3. Therefore, the height at which the operator may enter the space area where the front working machine 6 moves by the turning of the upper swing body 3 is defined in advance, and the front working machine 6 which is the furthest from the turning center below the specified height.
  • the operation state determination unit 61B determines the operation state of the hydraulic shovel 1 using an input signal from the machine operation state detection device 72 (key state detection sensor 77, lock state detection sensor 78, lever operation amount sensor 79) (operation State determination processing is performed.
  • the operation state determination unit 61B detects the engine start state according to the input state from the key state detection sensor 77, the lock state by the lock lever 8 according to the input signal from the lock state detection sensor 78, and the input signal from the lever operation amount sensor 79. Determine the type of action.
  • the hydraulic shovel 1 does not operate even if the operation lever device 5 performs any operation when the lock lever 8 is in the locked state even when the engine is in the start state.
  • the operation state is determined by the input signal from the lock state detection sensor 78.
  • the lock state is determined by the input signal from the lock state detection sensor 78.
  • the operation state of the operation lever device 5 is determined by the input signal from the lever operation amount sensor 79.
  • no operation is performed on the operation lever device 5
  • FIG. 12 is a flowchart showing the processing content of the operation state determination process in the operation state determination unit.
  • the operation state determination unit 61B first determines, based on an input signal from the key state detection sensor 77, whether or not the key state is the engine ON state (step S200). If the determination result in step S200 is NO, it is determined that the operation state of the hydraulic shovel 1 is the "engine stop state" (step S201), and the process returns to step S200.
  • step S200 determines based on the input signal from the lock state detection sensor 78 whether the lock lever 8 is in the lock state (step S210). If the determination result in step S210 is NO, it is determined that the operation state of the hydraulic shovel 1 is the "operation lock state" (step S211), and the process returns to step S200.
  • step S210 If the determination result in step S210 is YES, it is determined based on the input signal from the lever operation amount sensor 79 whether or not the operation lever device 5 is operated (step S220). If the determination result in step S220 is NO, it is determined that the operation state of the hydraulic shovel 1 is the "operation standby state" (step S221), and the process returns to step S200.
  • step S230 it is determined whether the travel operation of the operation lever device 5 is performed. If the determination result in step S230 is YES, it is determined that the operation state of the hydraulic shovel 1 is the "traveling operation state" (step S231), and the process returns to step S200.
  • step S230 determines whether the turning operation of the operation lever device 5 is performed (step S240). If the determination result of step S240 is NO, it is determined that the operation state of the hydraulic shovel 1 is the "front operation state" (step S241), and the process returns to step S200.
  • step S240 it is determined whether the drive operation of the front work machine 6 by the operation lever device 5 is performed (step S250). If the determination result in S250 is YES, it is determined that the operating state of the hydraulic shovel 1 is the "turning front operating state" (step S251), and the process returns to the process of step S200.
  • step S250 If the determination result in step S250 is NO, it is determined that the operating state of the hydraulic shovel 1 is the "turning state" (step S252), and the process returns to the process of step S200.
  • the detection / warning area calculation unit 61C is a worker (that is, a worker tag 40 carried by the worker) based on the turning radius calculated by the turning radius calculation unit 61A and the operation state determined by the operation state determination unit 61B. An area to be detected (detection target area) and an area to notify the approach of the worker (approach notification target area) are determined.
  • FIG. 15 to 18 are diagrams showing setting examples of the detection target area and the approach notification target area.
  • FIG. 15 shows the operation standby state
  • FIG. 16 shows the operation front state
  • FIG. 18 is a view showing a setting example in the case of the traveling operation state of the operation states.
  • the detection target area 230 is an area for acquiring the information of the worker by the worker tag 40, and the information of the worker in the wider area can be obtained as this is set wider.
  • determination of the probability of the worker position calculation value calculated by the GNSS for the detection target area 230, or substitution of the worker position when GNSS positioning is impossible Used as a value. It is desirable to set the detection target area 230 as narrow as possible, considering the determination of the certainty of the worker position calculation value and the use as an alternative position information. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15 to FIG. 18, at least the major axis side of the ellipse indicating the detection target area 230 always outputs the turning radius calculation unit 61A regardless of the operating state of the hydraulic shovel 1. Set to be slightly wider than the radius.
  • the approach notification target area 280 (280A, 280B) is an area for notifying of the approach of the worker (worker tag 40), and is set according to the operating state of the hydraulic shovel 1.
  • the setting method of the approach notification target area 280 (280A, 280B) in each operation state ("engine stop state”, “operation lock state”, “operation standby state”, “operation state") of the hydraulic shovel 1 explain.
  • the hydraulic shovel 1 does not move when the operating state is the engine stop state, there is no risk of contact with the worker due to the operation of the hydraulic shovel 1, and it is not necessary to notify the worker's approach.
  • the setting of the approach notification target area is not performed.
  • the worker approach notification system 10 is mounted on the hydraulic shovel 1, a configuration is conceivable in which a power source for driving each device constituting the worker approach notification system 10 is obtained from the hydraulic shovel 1. Therefore, for example, the start of the worker approach notification system 10 is interlocked with the start of the engine, and in the engine stop state, the worker approach notification system 10 is not started.
  • the hydraulic shovel 1 When the operation state is the operation lock state, the hydraulic shovel 1 does not move even when the operation lever device 5 is operated, so there is no risk of contact with the worker by the operation of the hydraulic shovel 1 There is no need to notify the approach. However, in order to reduce the risk of contact with the worker at the start of operation, it is effective to check whether a worker is present in the vicinity of the hydraulic shovel 1 before releasing the lock lever 8. Therefore, in the operation lock state, only the detection of the worker and the display of the detection information on the display device 81 are performed, and the approach notification is not performed. Further, since the approach notification is not performed, the setting of the approach notification target area is not performed.
  • the hydraulic shovel 1 When the operation state is the operation standby state, the hydraulic shovel 1 does not move, but since the operating lever state is immediately activated when the operation lever device 5 is operated, the hydraulic shovel 1 may come into contact with the worker. Therefore, when there is a worker in the immediate vicinity of the hydraulic shovel 1, it is desirable to perform the approach notification.
  • a work assistant may exist in the vicinity of the front work machine 6 for work assistance. Therefore, it is desirable that the approach notification target area be set differently for the work assistant and the other workers.
  • the operator determines whether a worker is present in the vicinity of the hydraulic shovel 1 before shifting to the operating state. It is effective to confirm. Therefore, in the operation standby state, the detection of the worker and the display of the detection information on the display device 81 are performed as wide as possible, and the approach notification is performed only in the area very near the hydraulic shovel 1.
  • the approach notification target area in front of the hydraulic shovel 1 is determined by the calculation result of the turning radius calculation unit 61A. Further, the approach notification target area at the rear of the hydraulic shovel 1 is determined in consideration of the rear end radius of the hydraulic shovel 1.
  • approach notification target areas 280A and 280B shown by hatching in FIG. 15 are set.
  • the work assistant needs to be present near the front work machine 6 for work assistance.
  • the approach notification is not performed in the approach notification target area 280B in the vicinity of the front work machine 6, but only in the approach notification target area 280A.
  • approach notification is performed in both approach notification object area 280A, 280B.
  • the hydraulic shovel 1 When the operating state is the operating state, the hydraulic shovel 1 is in motion, there is a high risk that the hydraulic shovel 1 comes into contact with the worker, and the positional relationship between the hydraulic shovel 1 and the worker is momentarily Change. Therefore, when there is a worker in an area where the hydraulic shovel 1 is expected to approach in a short time by the operation of traveling, turning, and the front working machine, it is desirable to perform the approach notification.
  • the approach notification target area 280 (280A, 280B) in each operation state of the hydraulic shovel 1 ("front operation state”, "swing operation state”, “swing front combined operation state", “traveling operation state") The setting method will be described.
  • the operating state is the front operating state among the operating states
  • the posture of the front working machine 6 changes, so the area reached by the front working machine 6 in front of the hydraulic shovel 1 changes from time to time.
  • the state is immediately shifted to the turning operation state or the combined turning operation state, and the front work machine 6 reaches the right front or the left front of the hydraulic shovel 1.
  • the rear end may reach. Therefore, in the front operation state, the notification target area in front of the hydraulic shovel 1 is set to be slightly wider than the turning radius input from the turning radius calculation unit 61A, and the side is limited to the vicinity of the work machine 1 than the front. However, it is set in consideration of the possibility of turning operation.
  • the rear may cover the vicinity of the rear end of the work machine 1.
  • the area 280A and the area 280B indicated by hatching in FIG. 16 are set as the approach notification target area for performing the approach notification.
  • the work assistant needs to be present near the front work machine 6 for work assistance.
  • the approach notification is not performed in the approach notification target area 280B in the vicinity of the front work machine 6, but only in the approach notification target area 280A.
  • approach notification is performed in both approach notification object area 280A, 280B.
  • the approach notification target area is set using the turning radius input from the turning radius calculation unit 61A. Therefore, in the turning operation state, the same range as the detection target area 230 is set as the approach notification target area 280 indicated by hatching in FIG. In the turning operation state, the risk of contact between the hydraulic shovel 1 and the worker is high. Therefore, it is desirable that the approach notification is performed even in the case of a work assistant if it is in the vicinity of the hydraulic shovel 1. Therefore, in the turning operation state, approach notification in the approach notification target area 280 is performed for all the workers.
  • the operation state is the combined operation of the turning front and the operating state
  • the front operation state and the turning operation are simultaneously performed, so the detection target area and the approach notification target area are set in the front operation state and the turning operation state Similarly, it may be determined (for example, similarly to the approach notification target area 280 in FIG. 17).
  • the operating state is the traveling operating state among the operating states, it differs from the other operating states in that the entire hydraulic excavator 1 moves forward or backward. It is desirable to set the front and rear detection target areas of the hydraulic shovel 1 as wide as possible in consideration of the front / rear movement of the hydraulic shovel 1. Therefore, in the traveling operation state, approach notification target areas 280A and 280B shown by oblique lines in FIG. 18 are set. However, in the traveling operation state, a work assistant may exist in front of or behind the hydraulic shovel 1 for guidance.
  • the approach notification is in the approach notification target area 280B slightly away from the hydraulic shovel 1 in the left front and left rear of the hydraulic shovel 1. Without performing this, approach notification is performed only in the approach notification target area 280A. In addition, about workers other than a work assistant, approach notification is performed in both approach notification object area 280A, 280B.
  • the worker position calculation unit 62 uses the position information of the hydraulic shovel 1 acquired by the GNSS receiving device 50 and the position information of the worker tag 40 included in the tag detection information output from the tag detection device control device 23 Work calculated by the worker position calculation unit 62A based on the worker position calculation unit 62A that calculates the position of the worker tag 40 relative to the hydraulic shovel 1 and the detection target area 230 output from the detection / warning area determination unit 61
  • the worker position evaluation unit 62 ⁇ / b> B evaluates the certainty of the position information of the worker tag 40 and calculates the position of the worker tag 40 based on the evaluation result.
  • the worker position calculation unit 62A uses the GNSS reception data of the hydraulic shovel 1 output from the GNSS reception device 50 and the GNSS reception data of the worker tag 40 included in the tag detection information output from the tag detection device 20.
  • the position of the worker tag 40 relative to the hydraulic shovel 1 is calculated, and the worker ID for identifying the worker carrying the worker tag 40 and the worker position calculation value indicating the position of each worker tag 40
  • the generation process (workforce position information generation process) of the worker position information (see FIG. 9) is performed, and the generated work position information is output to the worker position evaluation unit 62B.
  • the worker ID may be a different ID linked to the tag ID of the worker tag 40, or the same ID as the tag ID may be used.
  • the worker position calculation unit 62A extracts and processes GNSS reception data of the tag ID corresponding to each worker ID from the tag detection information output from the tag detection device 20. At this time, if the GNSS positioning quality information is "impossible to measure" in the hydraulic shovel 1 or the worker tag 40, the three-dimensional position can not be calculated by the GNSS, and the position information is not included in the GNSS reception data Or, wrong position information completely different from the actual one will be included. Therefore, it is not possible to calculate the position of the operator with respect to the hydraulic shovel 1 based on the GNSS reception data (in other words, there is a possibility of calculating an incorrect position which is completely different from the actual one).
  • the GNSS positioning quality information included in the GNSS reception data output from the GNSS receiving apparatus 50 is confirmed, and when the GNSS positioning quality information is "impossible to measure", the worker position calculation value for all the workers. Let "N / A” (calculation impossible).
  • the three-dimensional position calculation value included in the GNSS reception data of the hydraulic shovel 1 and the GNSS receiving device installation position information storage unit 350 of the storage unit 60B Using the information related to the installation position of the GNSS receiving apparatus 50, the position coordinate with reference to the hydraulic shovel 1, ie, the coordinate system with the hydraulic shovel 1 as a reference A transformation matrix TGm to be transformed to position coordinates in the coordinate system) is calculated.
  • the working machine coordinate system uses the ground surface of the turning center of the hydraulic shovel 1 as the origin, the X axis in the left and right direction of the hydraulic shovel (right right is positive), the Y axis in front and back direction (positive forward), and the Z axis in the vertical direction It is a coordinate system in which (upper is positive) is set.
  • GNSS reception data is extracted for each worker ID from tag detection information, and GNSS positioning quality information included in GNSS reception data of each worker ID is confirmed. If the GNSS positioning quality information of the worker ID is "positioning impossible", the worker position calculation value of the worker ID is "N / A".
  • the three-dimensional position calculation value (xG, yG, zG) of the worker calculated by GNSS is substituted into the following equation.
  • the worker position (xm, ym, zm) in the work machine coordinate system is calculated, and is used as the worker position calculation value of the worker ID.
  • calculated worker position information values are calculated for all worker IDs extracted from the tag detection information, and are respectively output as worker position information in association with the worker IDs.
  • (xG, yG, zG) are three-dimensional position calculation values of workers by GNSS, (xm, ym, zm) are worker positions in the working machine coordinate system, TGm is coordinate conversion It is a matrix.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the processing content of the worker position information generation process in the worker position calculation unit.
  • the detection information output unit 29 first extracts the tag ID corresponding to each worker ID and the GNSS reception data from the tag detection information output from the tag detection device 20 (step S300), and the GNSS reception device It is determined whether the GNSS positioning quality information included in the GNSS reception data output from F.50 is "impossible to measure" (step S310). If the determination result in step S310 is YES, the operator position calculation value corresponding to all the worker IDs in the worker position information is set to "N / A" (step S311), and the process is ended.
  • step S310 determines whether there is any GNSS reception data corresponding to the worker ID whose worker position has not been calculated.
  • a determination is made (step S330), and the process ends if the determination result is NO. If the determination result in step S330 is YES, it is determined whether the GNSS positioning quality information included in the GNSS reception data generated by the worker tag 40 is "impossible to measure" (step S340), If the determination result is YES, the worker position calculation value of the corresponding worker ID in the worker position information is set to "N / A" (step S341), and the process returns to step S330. If the determination result in step S340 is NO, the operator position calculation value is calculated from the three-dimensional position calculation value using the coordinate conversion matrix TGm, and is input to the worker position information (step S342). It returns to the process of S330.
  • the worker position evaluation unit 62B uses the detection target area 230 set by the detection and alarm area determination unit to evaluate the certainty of the worker position information output from the worker position calculation unit 62A, and the name of each worker
  • the worker approach information including each attribute of each worker and each information of the presence area (worker presence area) of each worker is output.
  • the induced magnetic field generated by the magnetic field generator 21 is not easily affected by the reflection, and the influence of the shield or the like on the reaching distance is small, so the magnetic field detectable area 221 formed based on the detection target area 230 is an ambient environment. It is difficult to be affected by On the other hand, the GNSS three-dimensional position calculation value may include a large error due to the influence of the satellite arrangement and the surrounding environment.
  • the worker tag 40 Since the worker tag 40 generates the radio signal 140 only when the magnetic field signal 120 is detected, the fact that the worker position information is obtained means that the worker tag 40 is formed based on the detection target area 230. It means that it is in the magnetic field detectable area 221. That is, when the worker position calculation value calculated using the GNSS reception data indicates the outside of the detection target area 230, it is considered that an error occurs in the calculation value due to the positioning error of the GNSS. Therefore, according to whether or not the worker position calculation value included in the worker position information is within the detection target area 230, the worker position evaluation unit 62B calculates the position calculation value calculated by the GNSS and the detection information of the induction magnetic field. The worker position evaluation process is performed to determine the certainty of the position information by GNSS, and the worker presence area is determined, and the worker approach information combined with the worker name and the worker attributes ( Figure 10) is output to the notification command generation unit 63.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the processing content of the worker position evaluation process in the worker position evaluation unit.
  • the worker position evaluation unit 62B outputs information from the detection / warning area determination unit 61 and information on the installation position of the magnetic field generation device 21 held in the magnetic field generation device installation position information storage unit 321 of the storage unit 60B. From the detection target area 230, an area in the work machine coordinate system of the detection target area 230 (hereinafter, described as the detection target area 230 if it is not necessary to distinguish) is calculated (step S400).
  • step S410 it is determined whether there is a worker ID for which calculation of the worker presence area is not performed. If the determination result is NO, the worker information storage unit 340 held in the storage unit 60B. The worker name and worker attribute of the worker ID are read out from the ID and are made to correspond to each worker ID of the worker approach information and input (step S411), and the process is ended.
  • step S410 it is determined whether the worker position calculation value corresponding to the worker ID is "N / A" (step S420), and the determination result is YES ,
  • the detection target area 230 is input as a worker presence area (worker presence area) corresponding to the worker ID in the worker approach information, and the process returns to step S410.
  • step S420 determines whether the worker position calculation value is within the detection target area 230 (step S430). If the determination result is YES, the worker position is determined. It is determined that the calculated value is probable, and the worker position calculation value is input to the worker presence area of the worker ID of the worker approach information (step S431), and the process returns to step S410.
  • step S430 determines whether the worker position calculation value is out of the detection target area 230. If the determination result in step S430 is NO, that is, if the worker position calculation value is out of the detection target area 230, it is determined that an error has occurred in positioning by GNSS, and calculation is performed by GNSS.
  • the detection target area 230 is input as the worker presence area of the worker ID of the worker approach information as an alternative value of the worker position calculation value (step S432), and the process returns to the process of step S410.
  • Notification command generation unit 63 uses the worker approach information output from worker position calculation unit 62 and detection target area 230 and approach notification target area 280 output from detection / warning area determination unit 61 to generate a notification command, ie, , And a display instruction to the display device 81 and an alarm instruction to the alarm device 82.
  • the notification command generation unit 63 includes the worker approach information from the approach notification target area 280 output from the detection / warning area determination unit 61 and the worker attribute and the worker presence area 240 included in the worker approach information. It is determined whether each worker is the target of the approach notification. If the presence area of the worker (worker presence area 240) is within the area where the approach notification should be given to the worker attribute, a notification command (display command and alarm command) for the worker is Generate and output.
  • the icon 11 imitating the top view of the hydraulic shovel 1 is disposed at the center, and the corresponding detection target area 230 is drawn. Further, when the worker is detected in the detection target area 230 and the worker approach information exists, the worker presence area 240 included in the worker approach information is drawn. It is desirable that the worker presence area 240 changes the display method depending on whether the worker is the target of the approach notification. For example, as shown in FIG.
  • the worker presence area 240A in which the worker who is the target of the approach notification is present is emphasized and displayed in comparison with the worker presence area 240 which is not the target of the approach notification.
  • the approach notification is performed by a display for notifying the approach of the worker.
  • display contents of the approach notification for example, as shown in FIG. 20, a warning display 650 displayed in the display area can be considered.
  • information such as the turning radius, the detected worker name, and the number of detected workers may be added as the display content of the approach notification.
  • there are workers where detailed positions of all workers are specified as the worker presence area 240 of the worker approach information, where positioning by GNSS is not possible, and where the positions can not be specified due to positioning errors. You may change the display method depending on the case.
  • the presence or absence of the output of the alarm command from the notification command generation unit 63 to the alarm device 82 is determined according to the presence or absence of the approach notification command. If at least one worker for approach notification is present in the approach notification target area 280, an alarm command is output, and if not, no alarm command is output. Further, the type of alarm may be changed in stages according to the information such as the number of workers detected in the approach notification target area 280 and the distance to the hydraulic shovel 1.
  • the vehicle body (for example, the lower traveling body 2 and the upper revolving structure 3) provided with the traveling device and the plurality of fronts attached to the vehicle body and rotatably connected Articulated work machine (eg, front work machine 6) consisting of members (eg, boom 6A, arm 6B, bucket 6C), and operation device (eg, operation lever) for outputting operation signals for operating the work machine
  • a GNSS receiving device 50 mounted on the vehicle body and acquiring position information of the working machine is generated
  • At least one magnetic field generator 2 fixed at a predetermined position of the vehicle body, which generates a magnetic field signal 120 including a magnetic field ID for identifying the source of the magnetic field signal
  • a worker tag carried by a worker of a working machine and a worker who carries out work outside the working machine, and has a GNSS receiving unit 45 for acquiring position information of the worker tag, and
  • the radio signal 140 when the worker tag 40 detects the magnetic field signal 120 from the tag detection device 20, the radio signal 140 is returned.
  • the tag detection device 20 when the radio signal 140 is received, the worker tag 40 exists in the area where the magnetic field signal 120 can be detected, and when not received, the worker tag 40 can detect the magnetic field signal 120. It can be seen that it exists outside the area of The induced magnetic field is not easily affected by the reflection, and the influence of the shield or the like on the detection distance is small, so that whether or not the worker tag 40 is present in a predetermined detectable area can be reliably detected.
  • an area capable of detecting the magnetic field signal 120 is formed in an elliptical shape centered on the magnetic field generator 21 provided in the tag detection device 20, for example, and the size thereof is a magnetic field signal generated by the magnetic field generator 21. It is determined by the strength of 120 and the magnetic field detection sensitivity of the worker tag 40. However, although it is possible to detect whether or not the worker tag 40 exists in the elliptical detectable area only by the detection by the function of such magnetic field induction type RFID, detailed distance and direction information can be obtained. I can not.
  • GNSS is a system that measures its own three-dimensional position (latitude, longitude, altitude) based on signals transmitted from a plurality of positioning satellites, and it is used by hydraulic excavator 1 and worker (worker's tag 40). Since each three-dimensional position information is obtained, the detailed positional relationship between the hydraulic shovel 1 and the worker can be calculated. However, calculation of the three-dimensional position requires signals from at least four positioning satellites obtained simultaneously. Therefore, three-dimensional position can not be obtained when signals from four or more positioning satellites can not be obtained because the GNSS receiver 50 is not open above the sky or the radio environment is not good.
  • the positioning accuracy by GNSS is affected by propagation delay due to radio wave characteristics on the radio wave propagation route from the satellite arrangement in the sky and positioning satellites to GNSS receiver 50, reflection of radio waves by buildings and walls, etc. Large errors may occur in the value.
  • the influence of the shielding of the sky and the reflection of radio waves may be concerned.
  • the worker tag 40 since the worker tag 40 is required to be lightweight and inexpensive because it is carried by the worker, the worker tag 40 is more likely to be affected by the satellite arrangement and the surrounding environment than the GNSS receiver 50. .
  • detection with magnetic field induction RFID has high detection reliability, it is characterized in that information can only be obtained as to whether the worker's present position is within a predetermined detectable area or outside the detectable area. .
  • information can only be obtained as to whether the worker's present position is within a predetermined detectable area or outside the detectable area.
  • GNSS the positioning by GNSS, although detailed three-dimensional position information of the hydraulic shovel 1 and the worker can be obtained, it is characterized in that it is inferior in certainty such as being affected by satellite arrangement and surrounding environment.
  • the presence position of the worker is derived using the detection by the function of the magnetic field induction RFID and the positioning by the GNSS. More specifically, in addition to reliably detecting the approach of the worker tag 40 to the hydraulic shovel 1 by the function of the induction magnetic field type RFID, the difference between the positioning result by the GNSS and the detection information by the function of the magnetic field induction type RFID Is monitored, and the GNSS position calculation value is used as the detailed position information of the worker tag 40 only when there is no difference. Thus, the approach of the worker (worker's tag 40) to the hydraulic shovel 1 can be surely notified, and the notification at an appropriate timing and method according to the working state of the hydraulic shovel 1 and the worker's position can be realized. Can.
  • the detection alarm area determination unit 61 exemplifies a case where the detection target area 230 is set based on the turning radius output from the turning radius calculation unit 61A.
  • the detection target area may be set according to the maximum turning radius of the shovel 1, or may be reached instantaneously when the hydraulic shovel 1 operates as shown in FIG.
  • the vicinity area of the hydraulic excavator 1 having high flexibility may be set as the detection target area 230A.
  • the tag detection device 20 is provided with two or more (for example, two) magnetic field generators 21A and 21B, and magnetic field signals of different magnetic field strengths and magnetic fields ID from the respective magnetic field generators 21A and 21B.
  • a plurality of detection target areas 230A and 230B having different ranges may be set by generating 120.
  • a wide detection target area 230A is used for detection of the worker tag 40 as an evaluation of a worker position calculation value by GNSS and a worker presence area
  • a narrow detection target area 230B for the value to be used, it is possible to obtain information on the worker tag 40 present in the wide detection target area 230A, and to ensure the accuracy of the worker presence area 240.
  • the GNSS reception data of the hydraulic shovel 1 output from the GNSS receiver 50 and the GNSS reception data of the worker tag 40 included in the tag detection information output from the tag detection device 20 are used in the worker position calculation unit 62A.
  • the worker position information including the worker ID and the worker position calculation value is generated, and the worker position calculation value included in the worker position information in the worker position evaluation unit 62B is the detection target area in the work machine coordinate system.
  • the certainty of the worker position calculation value may be determined based on whether or not it is within 230, and the worker presence area 240 may be determined.
  • calculation of the worker position in the worker position calculation unit 62A, evaluation of the worker position in the worker position evaluation unit 62B, and calculation of the worker presence area 240 are performed as follows. That is, the worker position calculation unit 62A receives the GNSS reception data of the hydraulic shovel 1 output from the GNSS receiver 50 and the GNSS reception data of the worker ID included in the tag detection information 150 output from the tag detection device 20. In addition to the worker position calculation value, the worker area calculation value is calculated.
  • the worker area calculation value is a worker position obtained by adding a calculation error of the worker position calculation value to the worker position calculation value.
  • the calculation error of the worker position calculation value is derived from the GNSS positioning quality included in the GNSS reception data of the GNSS receiver 50 and the worker tag 40.
  • a positioning error estimated value is given as the GNSS positioning quality
  • an elliptical area having a positioning error estimated value in the latitude and longitude directions as a diameter with the worker position calculated value as the center is taken as the worker area calculated value.
  • the positioning status such as the number of satellites and satellite arrangement used for position calculation, Fix, Float, single positioning etc.
  • the estimated value is stored in the storage unit 60B as position calculation error information.
  • the worker position calculation unit 62A derives a position calculation error estimated value with reference to the position calculation error information held in the storage unit 60B, and centers the worker position calculation value and sets the position calculation error estimated value as a diameter.
  • An elliptical area is taken as a worker area calculation value.
  • the worker area calculation value is calculated for all worker IDs extracted from the tag detection information 150, and worker position information including the worker ID, the worker position calculation value, and the worker area calculation value is output.
  • the worker position evaluation unit 62B compares the detection target area 230 with the worker area calculation value of the worker ID included in the worker position information, so that the certainty of the worker area calculation value calculated by the GNSS. Are determined, and the worker presence area 240 of the worker to be output as worker approach information is determined.
  • FIG. 23 when the worker area calculation value 250 is included in the detection target area 230, it is determined that the worker area calculation value 250 is probable, and the worker area calculation value 250 is the worker ID.
  • the worker presence area 240 is assumed.
  • FIG. 24 when part of the worker area calculation value 250 is within the detection target area 230 and part of the worker area calculation value 250 is outside the detection target area 230, the detection target area of the worker area calculation value 250 An area in 230 is set as a worker presence area 240 of the worker ID. Furthermore, as shown in FIG.
  • the detection target area 230 is set as the worker presence area 240 of the worker ID.
  • the worker position calculation value of the worker ID of the worker position information is “N / A”
  • the detection target area 230 is set to the worker presence area 240 of the worker ID as in the present embodiment. I assume.
  • the worker presence area 240 can be determined more accurately by setting the assumed error range based on the GNSS positioning quality information as described above and performing the evaluation in consideration of this error range.
  • the hydraulic shovel 1 was mentioned and demonstrated as an example of a working machine in this Embodiment, this invention is applicable if it is a working machine which has a working arm like the front working machine 6 in the hydraulic shovel 1 is there.
  • a working machine having a working arm for example, there is a wheel loader provided with an articulated hydraulic working device in front of a vehicle body.
  • FIG. 26 is a side view of a wheel loader shown as an example of a working machine to which the present invention is applied.
  • the wheel loader 430 includes a vehicle body 431 and an articulated hydraulic working device 450 attached to the front of the vehicle body 431.
  • the vehicle body 431 adopts an articulated steering system (a vehicle refraction system), and has a front vehicle body (front frame) 431a and a rear vehicle body (rear frame) mounted with wheels 410 (front wheel 410a and rear wheel 410b) on the left and right respectively. ) 431 b are connected by a center joint 464.
  • steering cylinders hydraulic actuators
  • FIG. 22 steering cylinders (hydraulic actuators) are disposed on the left and right sides of the center joint 464 so as to connect the front vehicle body 431a and the rear vehicle body 431b.
  • the hydraulic work device 450 includes a plurality of rotatably coupled front members (lift arm 441 and bucket 442), a lift cylinder 452 (hydraulic actuator) that is telescopically driven to drive the lift arm 441 and the bucket 442 and A bucket cylinder 451 (hydraulic actuator) is provided.
  • a lift cylinder 452 hydroaulic actuator
  • a bucket cylinder 451 hydroaulic actuator
  • one lift arm 441 and one lift cylinder 452 are provided on the left and right of the front vehicle body 431a, only the lift arm 441 and the lift cylinder 452 on the left side of the vehicle are illustrated in FIG. The configuration will be described by omitting illustration.
  • the lift arm 441 pivots (up and down) in the vertical direction as the lift cylinder 452 is extended and contracted.
  • the bucket 442 pivots up and down (dumping operation or cloud operation) along with the expansion and contraction driving of the bucket cylinder 451.
  • the wheel loader 430 shown in FIG. 22 adopts a Z link type (bell crank type) as a link mechanism for operating the bucket 442.
  • the link mechanism includes a bucket cylinder 451.
  • an operation lever for operating the hydraulic work device 450, a device (forward / backward switching device) for switching between forward (F) and reverse (R) with respect to the traveling direction of the vehicle body 431
  • a forward / backward switch (not shown)
  • an accelerator pedal for instructing the vehicle body 431 to accelerate
  • a brake pedal for instructing the vehicle body 431 to decelerate
  • a steering wheel (not shown) for manipulating the left and right traveling directions.
  • a driver's cab 436 is mounted on the front of the rear body 431b, and an engine compartment 437 is mounted on the rear.
  • the engine chamber 437 includes a diesel engine as a prime mover, a hydraulic pump driven by the diesel engine, and a control valve for controlling the flow rate and direction of pressure oil supplied from the hydraulic pump to each hydraulic actuator.
  • a traveling hydraulic motor (which can be said to be a traveling device including the wheels 410 and the like) connected to the wheels 410 via a reduction gear or the like is stored.
  • the present invention can be applied to the wheel loader 430 configured as described above as well as the hydraulic excavator 1.
  • the front work machine 6 of the hydraulic shovel 1, which is a work machine, the car body (upper swing body 3 and the lower traveling body 2), the cab and the like are the hydraulic work device 450 of the wheel loader 430 which is also a work machine, the car body 431 and It corresponds to the wheel 410, the driver's cab 436, and the like.
  • posture sensors 475A and 475B for acquiring respective posture information are disposed on the front members (lift arm 441 and bucket 442) of the hydraulic work device 450.
  • the attitude sensors 75A and 475B are, for example, an inertial measurement unit (IMU: Inertial Measurement Unit) that measures the angular velocity and acceleration of the installed front member.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • a magnetic field generator 421 and a GNSS receiver 550 for outputting positional information of the three-dimensional position of the wheel loader 430 are disposed at the upper portion of the vehicle body 431, and the radio wave signal 140 transmitted from the worker tag 40 is received.
  • the radio wave receiver 426 is installed at the upper part of the driver's cab 436.
  • the tag detection device 20 (including the magnetic field generating device 421 in the wheel loader 430) applied to the hydraulic shovel 1, the working state detection device 70, the notification device 80, and the control device 60 have the same configuration. Also in the wheel loader 430 to which the invention is applied, the same effect as that of the hydraulic excavator 1 to which the invention is applied can be obtained.
  • the vehicle body (for example, the lower traveling unit 2 and the upper revolving unit 3) provided with the traveling device, and the plurality of fronts attached to the vehicle body and rotatably connected
  • An articulated work machine (for example, the front work machine 6) including members (for example, the boom 6A, the arm 6B, and the bucket 6C), and an operation device (for example, the operation machine for outputting an operation signal for operating the work machine)
  • a working machine for example, a hydraulic shovel 1 provided with a lever device 5
  • a GNSS receiving device 50 provided in the vehicle body and acquiring position information of the working machine, and a generation source of a generated magnetic field signal are identified
  • at least one magnetic field generator 21 fixed at a predetermined position of the vehicle body to generate a magnetic field signal 120 including a magnetic field ID for the operation of the working machine
  • a worker tag carried by a worker who performs work outside the work machine the GNSS receiving unit 45 acquiring position information of the worker tag, and the magnetic field generator generates
  • the control device 60 may use position information of the work machine acquired by the GNSS receiving device and the tag detection device control device.
  • the position of the worker tag with respect to the work machine is calculated using the position information of the worker tag included in the output tag detection information, and the certainty of the position of the worker tag based on the detection target area Is evaluated, and the position of the worker tag is calculated based on the evaluation result.
  • the worker tag 40 receives the magnetic field ID included in the received magnetic field signal and the worker tag that has received the magnetic field signal.
  • the tag detection device control device transmits at least the tag ID, the position information of the worker tag, the magnetic field ID, and the information contained in the radio signal received by the tag information receiving device.
  • the control device 60 determines that the position of the worker tag relative to the work machine is inside the detection target area. It is determined that the accuracy of the position of the worker tag is high, the position of the worker tag is output as a worker presence area, and the position of the worker tag with respect to the work machine is outside the detection target area. Determines that the accuracy of the position of the worker tag is low, outputs the detection target area as the worker presence area, and outputs the position information of the work machine and the tag detection device output from the GNSS receiver.
  • the detection target area was assumed to be the operator presence area.
  • the work machine of the above (1) includes the work state detection device 70 for detecting the work state of the work machine, and the control device 60 is a modification of the work state detection device.
  • the detection target area and the approach notification target area are determined based on the detection result, and the detection command including information of the detection target area is output to the tag detection device control device, and the work state detection device The notification command corresponding to the detection result is generated and output to the notification device.
  • the vehicle body is provided to be able to pivot relative to the lower traveling body 2 and the lower traveling body, and the articulated body A working unit whose upper end is attached, and the working state detecting device 70 detects a posture of the working machine, and a machine which detects an operating state of the working machine And an operation state detection device 72, the control device 60, based on the detection result of the posture detection device, the farthest end of the work machine from the turning center of the upper swing body of the work machine with respect to the lower traveling body.
  • the turning radius which is the distance to the unit is calculated, and the operation state of the working machine is determined based on the detection result of the machine operation state detecting device, and the operation of the working machine determined as the calculated turning radius With the state Serial and shall determine a detection target area and the approaching notification target area.
  • the notification device 80 determines the position of the worker tag according to visual information based on a display command which is one of the notification commands.
  • the control device 60 generates the display command so as to display the detection target area and the position of the worker tag and outputs the display command to the display device, and the work is performed inside the approach notification target area.
  • the alarm command is generated and output to the alarm device.
  • a hydraulic shovel and a wheel loader are described as an example of a working machine having a working arm, but the present invention can be applied to other working machines as long as they have a working arm. It is applicable.
  • a general hydraulic shovel and a wheel loader which drive a hydraulic pump with a prime mover such as an engine have been described as an example, a hybrid hydraulic pressure which drives the hydraulic pump with an engine and a motor
  • the present invention can be applied to a shovel, a motorized hydraulic shovel or a wheel loader that drives a hydraulic pump with only a motor.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and includes various modifications and combinations within the scope not departing from the gist of the present invention. Further, the present invention is not limited to the one provided with all the configurations described in the above embodiment, but also includes one in which a part of the configuration is deleted. Further, each of the configurations, functions, etc. described above may be realized by designing part or all of them, for example, with an integrated circuit. Further, each configuration, function, etc. described above may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
  • magnetic field generator installation position information storage unit 340 ... worker information storage unit, 350 ... GNSS receiver installation position information storage unit, 410 ... Wheel: 410a: front wheel, 410b: rear wheel, 421: magnetic field generator, 430: wheel loader, 431: vehicle body, 431a: front vehicle body (front frame), 431b: rear vehicle body (rear frame), 436: driver's cab (Cab), 436 ... driving room, 437 ... engine room, 441 ... lift arm, 442 ... bucket, 450 ... hydraulic pressure Equipment, 451 ... Bucket cylinder, 452 ... Lift cylinder, 464 ... Center joint, 475A, 475B ... Attitude sensor, 550 ... GNSS receiver

Landscapes

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Abstract

油圧ショベルに設けられた磁界発生装置が発生する磁界信号を受信した場合に、磁界IDとタグIDとGNSS受信部で得られた位置情報とを含む電波信号を送信する作業員タグを油圧ショベルのオペレータ及び油圧ショベルの外部で作業を行う作業員に携帯させ、GNSS受信装置から得られる油圧ショベルの位置情報および作業員タグの位置情報に基づいて作業員タグの位置を算出し、接近通知対象エリアで作業員タグを検知した場合に、作業員タグを検知したことを油圧ショベルのオペレータに通知するための通知指令を生成し、運転室に設けられた通知装置に出力する。これにより、作業員の作業機械への接近を精度良く検知することができるとともに、過度な警報を防止することができる。

Description

作業機械
 本発明は、作業機械に関する。
 油圧ショベルやホイールローダ等の作業機械を用いる作業現場には、作業の安全に関する様々な課題があり、例えば、作業機械と作業員の接触を防止することは労働安全上の重要な課題となっている。作業機械と作業員との接触を防止する技術としては、作業機械に赤外線センサや超音波センサなどを設置して作業機械とその周囲の作業員との距離を検出し、その検出した距離に応じて警報を発するシステムが知られている。しかし、赤外線や超音波は、作業機械の作業環境における太陽光や気圧、湿度等の影響を受けやすいため誤検知が生じやすい。また、検知した対象が作業員であるのか、或いは、資材や構造物であるのかを識別することが困難であるため、検知の精度や警報の頻度が適切でないことが懸念される。そこで、作業環境の影響を受けにくい無線通信によって作業員の有するRFIDタグからID信号を読み取ることで作業員を検知するシステムが開発されている。
 RFID(Radio Frequency Identification)タグを用いて作業員を検知するシステムとして、例えば、特許文献1には、所定の通信距離の電波を発するRFIDタグを作業員に携帯させ、作業機械上に受信機に搭載した受信機でRFIDタグからの電波を受信することによって、作業員の所定距離内への接近を検知して警報を発するシステムが開示されている。また、特許文献2には、作業員に携帯させるRFIDタグに磁界検知感度を変更する機能を持たせ、RFIDタグ側で作業機械と作業員との距離を数段階で識別し、この距離によって警報レベルを変えるシステムが開示されている。
 また、特許文献3,4には、GNSS(Global Navigation Satellite System:全地球航法衛星システム)を構成する測位衛星からの信号を受信するGNSS受信装置を作業機械に搭載するとともに、GNSSの受信機能を有するGNSS受信端末を作業員に携帯させ、GNSSを用いて作業機械と作業員のそれぞれの位置情報を取得することによって作業機械と作業員の接近を検知し、作業機械のオペレータに報知するシステムが開示されている。
特許第5009139号公報
特許第5835577号公報
特許第3085662号公報
特許第5520688号公報
 ところで、作業機械に接近する作業員を検知してオペレータに警報等で通知する場合には、作業員の作業機械への接近を適切に検知して通知する必要がある一方で、過度な警報によってオペレータに煩わしさを感じさせることのないように十分留意する必要がある。
 過度な警報の防止には、例えば、作業機械に対して作業員の存在の検知や警報を行う対象となるエリアを様々な状況に応じて適切に調整することが重要である。しかしながら、特許文献1,2に記載の従来技術においては、作業機械に対して作業員の存在の検知や警報を行う対象のエリアを調整することについては考慮されていないため、過度な警報によってオペレータが煩わしさを感じてしまい、作業効率の低下を招くことが懸念される。また、特許文献1では作業員が作業機械から特定の距離内に入ったかどうかを、特許文献2では作業機械からの作業員の距離をそれぞれ検知しているが、作業機械と作業員との位置関係、すなわち、距離および方向の情報を得ることができないため、検知や警報を行う対象のエリアを調整しようとしても正確な調整ができない。
 また、特許文献3,4に記載の従来技術においては、作業機械と作業員との位置関係(距離および方向)の情報を得ることはできるが、作業機械のGNSS受信装置と作業員のGNSS受信端末の少なくとも一方において、位置情報を得るために必要な測位衛星からの信号を受信できない場合には、位置情報が得られず、作業機械への作業員の接近を検知することができない。また、衛星配置、電波伝搬経路上の特性による伝搬遅延、壁、建物、他の機械、資材等による電波の反射によって、得られる位置情報に大きな誤差が発生する可能性があり、作業員の検知・通知の漏れや誤報が発生する懸念がある。
 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作業員の作業機械への接近を精度良く検知することができるとともに、過度な警報を防止することができる作業機械を提供することを目的とする。
 本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、走行装置が設けられた車体本体と、前記車体本体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材からなる多関節型の作業機と、前記作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置とを備えた作業機械において、前記車体本体に設けられ、前記作業機械の位置情報を取得するGNSS受信装置と、発生する磁界信号の発生元を識別するための磁界IDを含む磁界信号を発生させる、前記車体本体の予め定めた位置に固定された少なくとも1つの磁界発生装置と、前記作業機械のオペレータ及び前記作業機械の外部で作業を行う作業員に携帯される作業員タグであって、前記作業員タグの位置情報を取得するGNSS受信部を有し、前記磁界発生装置が発生する前記磁界信号を受信した場合に、少なくとも、受信した前記磁界信号に含まれる前記磁界IDと、前記磁界信号を受信した前記作業員タグが自身を識別するためのタグIDと、前記作業員タグの位置情報と、を含む電波信号を送信する少なくとも1つの作業員タグから発信する電波信号を受信するタグ情報受信装置と、前記磁界発生装置を検知指令により制御するとともに、前記タグ情報受信装置で受信した電波信号に含まれる情報を取得してタグ検知情報として出力するタグ検知装置制御装置と、前記作業機械に対する前記作業員タグの位置の検知対象とする検知対象エリアと前記検知対象エリアのうち前記作業員タグの接近通知の対象とする接近通知対象エリアとを決定し、前記作業機械の位置情報、前記作業員タグの位置情報、前記タグ検知装置制御装置で取得した前記タグ検知情報、及び、前記検知対象エリアに基づいて、前記作業員タグの位置を算出し、算出された前記作業員タグの位置に基づいて、前記接近通知対象エリアで前記作業員タグを検知した場合に、前記作業員タグを検知したことを前記作業機械のオペレータに通知するための通知指令を生成し、通知装置に出力する制御装置とを備えたものとする。
 本発明によれば、作業員の作業機械への接近を精度良く検知することができるとともに、過度な警報を防止することができる。
本発明の一実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。 作業機械に搭載される作業員接近通知システムの一例を概略的に示す図である。 作業員接近通知システムのタグ検知装置と作業員タグの詳細構成を示す図である。 作業状態検出装置と制御装置の詳細構成を示す図である。 油圧ショベルにおける磁界発生装置の配置の一例を示す上面図である。 磁界情報の一例を示す図である。 タグ情報の一例を示す図である。 タグ検知情報の一例を示す図である。 作業員位置情報の一例を示す図である。 作業員接近通知情報の一例を示す図である。 検知情報出力部におけるタグ検知情報生成処理の処理内容を示すフローチャートである。 作動状態判別部における作動状態判別処理の処理内容を示すフローチャートである。 作業員位置演算部における作業員位置情報生成処理の処理内容を示すフローチャートである。 作業員位置評価部における作業員位置評価処理の処理内容を示すフローチャートである。 動作待機状態の場合の検知対象エリアの一例を示す図である。 動作状態のうちフロント動作状態の場合の検知対象エリアの一例を示す図である。 動作状態のうち旋回動作状態の場合の検知対象エリアの一例を示す図である。 動作状態のうち走行動作状態の場合の検知対象エリアの一例を示す図である。 表示装置の表示の一例を示す図である。 表示装置の表示の他の例を示す図である。 検知対象エリアの設定の一例を示す図である。 検知対象エリアの設定の他の例を示す図である。 作業員エリア算出値の評価および作業員存在エリアの決定方法を説明する図である。 作業員エリア算出値の評価および作業員存在エリアの決定方法を説明する図である。 作業員エリア算出値の評価および作業員存在エリアの決定方法を説明する図である。 本発明が適用される作業機械の一例として示すホイールローダの側面図である。
 以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
 図1は、本発明の一実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。また、図2は作業機械に搭載される作業員接近通知システムの一例を概略的に示す図であり、図3は作業員接近通知システムのタグ検知装置と作業員タグの詳細構成を、図4は作業状態検出装置と制御装置の詳細構成をそれぞれ示す図である。
 図1において、油圧ショベル1は、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材(ブーム6A、アーム6B、バケット6C)を連結して構成された多関節型のフロント作業機6(作業機)と、車体本体を構成する上部旋回体3及び下部走行体2(走行装置)とを備えており、上部旋回体3は下部走行体2に対して旋回可能に設けられている。上部旋回体3は、基部となる旋回フレーム31上に各部材を配置して構成されており、上部旋回体3を構成する旋回フレーム31が下部走行体2に対して旋回可能となっている。また、フロント作業機6のブーム6Aの基端は上部旋回体3の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム6Bの一端はブーム6Aの基端とは異なる端部(先端)に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム6Bの他端にはバケット6Cが垂直方向に回動可能に支持されている。
 下部走行体2は、左右一対のクローラフレーム11a(11b)にそれぞれ掛け回された一対のクローラ12a(12b)と、クローラ12a(12b)をそれぞれ駆動する走行油圧モータ13a(13b)(図示しない減速機構を含む)とから構成されている。なお、図1において、下部走行体2の各構成については、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。
 フロント部材6A~6Cは油圧アクチュエータであるブームシリンダ16A、アームシリンダ16B、及び、バケットシリンダ16Cにより駆動されて回動動作を行い、下部走行体2は左右の走行油圧モータ13a(13b)によりそれぞれ駆動されて走行動作を行う。また、上部旋回体3は油圧アクチュエータである旋回油圧モータ32により駆動されて下部走行体2に対して旋回動作を行う。
 フロント作業機6のフロント部材6A~6Cには、それぞれの姿勢情報を取得するための姿勢センサ75A~75Cが配置されている。姿勢センサ75A~75Cは、例えば、設置されたフロント部材の角速度及び加速度を計測する慣性計測装置(IMU: Inertial Measurement Unit)である。姿勢センサ75A~75Cは、姿勢センサ75A~75Cに設定されたIMU座標系における加速度や角速度の計測値を姿勢情報として出力する。これらの計測値と、姿勢センサ75A~75Cの取り付け状態(つまり、姿勢センサ75A~75Cとフロント部材6A~6Cとの相対的な位置関係)などの情報とを用いることでフロント部材6A~6Cの姿勢を知ることができる。
 上部旋回体3を構成する旋回フレーム31上には、エンジン等の原動機33と、原動機33によって駆動される油圧ポンプ34と、油圧ポンプ34から吐出されてブームシリンダ16A、アームシリンダ16B、バケットシリンダ16C、旋回油圧モータ32及び左右の走行油圧モータ13a,13bなどの油圧アクチュエータに供給される作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ35とが配置されており、油圧回路システムが構成されている。また、上部旋回体3には、油圧ショベル1の起動や停止、動作全般などを制御する運転制御装置9が配置されており、各油圧アクチュエータ16A~16C,32,13a,13bの動作制御は、それぞれの操作に対応した操作レバー装置5から出力される操作信号に基づいてコントロールバルブ35を制御することにより行われる。
 また、上部旋回体3を構成する旋回フレーム31上の前部であって、フロント作業機6のブーム6Aの基端の支持部の横側(本実施の形態では左側)には、オペレータが搭乗して油圧ショベル1の運転を行うための運転室4が配置されている。運転室4には、エンジンキースイッチ7、操作レバー装置5、ロックレバー8のほかに、通知装置80としての表示装置81及び警報装置82などが配置されている。
 エンジンキースイッチ7は、油圧ショベル1の起動や停止を切り換えるものである。エンジンキースイッチ7が「OFF」の位置に切り換えられると油圧ショベル1は停止状態(すなわち、エンジン33が停止した状態)となり、エンジンキースイッチ7が「ON」の位置に切り換えられると油圧ショベル1が起動状態(すなわち、エンジン33や各種システムが起動した状態)となる。エンジンキースイッチ7には、その位置が「ON」又は「OFF」のいずれの位置に切り換えられているかを検知するキー状態検知センサ77(図1では符号を括弧書きで示す)が設けられている。
 操作レバー装置5は、フロント作業機6の駆動操作を行う操作レバーや下部走行体2の走行操作を行う走行レバー、上部旋回体3の旋回操作などを行う操作レバーを含むものであり、各油圧アクチュエータ16A~16C,32,13a,13bの操作に対応した複数の操作レバー(図示せず)により構成されている。操作レバー装置5には、各油圧アクチュエータ16A~16C,32,13a,13bの操作に対応した操作レバーの操作量を検出するレバー操作量センサ79(図1では符号を括弧書きで示す)が設けられている。
 ロックレバー8は、操作レバー装置5から出力される操作信号の遮断や接続を切り換えるものである。ロックレバー8が「ロック」の位置に切り換えられると、操作レバー装置5から出力される操作信号が遮断されて無効となり、各油圧アクチュエータ16A~16C,32,13a,13bが駆動されない状態となる。また、ロックレバー8が「ロック解除」の位置に切り換えられると、操作レバー装置5から出力される操作信号の遮断が解除されて有効となり、操作レバー装置5による各油圧アクチュエータ16A~16C,32,13a,13bの駆動が可能な状態となる。ロックレバー8には、その位置が「ロック」又は「ロック解除」のいずれの位置に切り換えられているかを検知するロック状態検知センサ78(図1では符号を括弧書きで示す)が設けられている。
 ここで、姿勢センサ75A~75Cは、フロント作業機6を構成する複数のフロント部材6A~6Cの姿勢に関する情報(姿勢情報)をそれぞれ検出する姿勢検出装置71を構成している。また、エンジンキースイッチ7のキー状態検知センサ77、ロックレバー8のロック状態検知センサ78、及び、操作レバー装置5のレバー操作量センサ79は、油圧ショベルの動作状態を検出する機械作動状態検出装置72を構成している。そして、姿勢検出装置71と機械作動状態検出装置72は、油圧ショベル1の作業状態を検出する作業状態検出装置70を構成している(後の図4等参照)。
 また、上部旋回体3の上部には、GNSS(Global Navigation Satellite System:全地球航法衛星システム)を構成し、測位衛星から受信した電波に基づいて油圧ショベル1の3次元位置の位置情報を出力するGNSS受信装置50が備えられている。GNSS受信装置50は、測位衛星からの電波を受信するGNSS受信アンテナ51と、測位衛星から受信した電波を復調して測位信号を抽出し、複数の測位衛星からの測位信号に基づいて油圧ショベル1の3次元位置を算出するGNSS位置情報生成部52とを備えている。GNSS位置情報生成部52は、油圧ショベル1の3次元位置算出値(位置情報)と、3次元位置算出値の精度や信頼性の目安となるGNSS測位品質情報とを含むGNSS受信データを出力する。GNSS測位品質情報とは、例えば、位置情報の算出に用いた衛星数および衛星配置、Fix、Float、単独測位等の測位状態、緯度方向および経度方向の位置算出誤差推定値などである。GNSS受信装置50は、3次元位置算出値(位置情報)の算出に必要な信号を受信できない場合には、GNSS測位品質情報における測位状態として「測位不能」を出力し、また、3次元位置算出値(位置情報)として「N/A(算出不能)」を出力する。
 本実施の形態に係る作業員接近通知システム10は、このような油圧ショベル1に搭載されるものであり、次のような動作原理によって作業員の検知を行う。本実施の形態の作業員接近通知システム10では、検知対象の作業員(油圧ショベル1のオペレータを含む)に作業員タグ40を携帯させている。作業員タグ40は、GNSS(Global Navigation Satellite System:全地球航法衛星システム)により3次元位置算出値(位置情報)を取得する機能と、油圧ショベル1に設置した磁界発生装置21が発生する誘導磁界(後述の磁界信号120)を検知する機能とを有している。作業員タグ40は、磁界発生装置21が発生する誘導磁界を検知すると、作業員タグ40自身を識別するタグID、誘導磁界の磁界ID(受信値)、及び、3次元位置算出値(位置情報)を含む電波信号140をタグ検知装置20に送信する。このとき、例えば、タグ検知装置20において、電波信号140を受信した場合は作業員タグ40が磁界信号120を検知可能なエリア内に存在し、受信しない場合には作業員タグ40が磁界信号120を検知可能なエリア外に存在することがわかる。また、油圧ショベル1もGNSSにより3次元位置算出値(位置情報)を取得する機能を有しており、作業員タグ40からの位置情報を用いて油圧ショベル1と作業員タグ40との詳細な位置関係を算出することができる。
 <作業員接近通知システム10>
  図2~図4において、本実施の形態の作業員接近通知システム10は、作業機械である油圧ショベル1の周辺で作業を行う可能性のある作業員が携帯する作業員タグ40と、油圧ショベル1の周囲の作業員タグ40を検知するタグ検知装置20と、油圧ショベル1の作業状態を検出する作業状態検出装置70と、測位衛星から受信した電波に基づいて油圧ショベル1の3次元位置算出値(位置情報)を出力するGNSS受信装置50と、タグ検知装置20の制御を行うとともに、タグ検知装置20や作業状態検出装置70、GNSS受信装置50で得られた情報に基づいて作業員タグ40の予め定めた範囲における存在の有無や存在位置の判定などを行い、判定結果をオペレータに通知するための通知指令を生成する制御装置60と、油圧ショベル1の運転室4内に配置され、制御装置60からの通知指令に基づいて制御装置60での判定結果をオペレータに通知する通知装置80とから概略構成されている。
 <通知装置80>
  通知装置80は、作業機械1のオペレータに油圧ショベル1の周辺の作業員の存在(言い換えると、作業員タグ40の存在)を通知するための装置であり、表示装置81と警報装置82とを備えている。なお、作業員は必ず作業員タグ40を携帯しているため、本実施の形態において存在や位置の検知対象となる作業員と作業員タグ40とは同義とすることができる。
 表示装置81は、例えば、液晶パネル等からなり、油圧ショベル1の運転室4内のオペレータから見やすい位置、かつ、外部視野確保の妨げにならない位置に設けられている。表示装置81は、視覚情報によって油圧ショベル1のオペレータに作業員の存在を通知するために用いられ、制御装置60からの表示指令(通知指令)に基づいて、作業員が存在するエリアの表示や作業員の接近を通知する表示を行う。
 警報装置82は、音あるいは音声等を発生可能な装置であって、油圧ショベル1の運転室4内に設けられている。警報装置82は、聴覚情報によって油圧ショベル1のオペレータに作業員の接近を報知するために用いられ、制御装置60からの警報指令(通知指令)に基づいて、作業員の接近を通知する警報音を発生させる。
 <作業員タグ40>
  作業員タグ40は、油圧ショベル1のオペレータ及び油圧ショベル1の外部で作業を行う作業員に携帯されるものであり、油圧ショベル1の稼動する作業現場で作業を行う作業員全員が携帯するものであり、作業現場には作業員の数だけ存在することになる。作業員タグ40は、タグ検知装置20の磁界発生装置21から発生される磁界信号120を受信した場合に、受信した磁界信号120の磁界ID(磁界発生装置21に設定された固有のID:図6参照)と磁界信号120を受信した作業員タグ40自身を識別するタグIDとを含む電波信号140を送信する。
 作業員タグ40は、タグ検知装置20から発生される磁界信号120を検出するアンテナ(例えば、コイルなど)である磁界検出部41と、測位衛星から受信した電波に基づいて作業員(作業員タグ40)の3次元位置算出値(位置情報)を出力するGNSS受信部45と、電波信号140を駆動信号により発生するアンテナ(例えば、コイルなど)である電波送信部43と、磁界検出部41で検知した磁界信号120に基づいて電波送信部43の駆動信号を生成する出力情報生成部42とを有している。
 GNSS受信部45は、簡単のために図示を省略するが、GNSS受信装置50と同様に、測位衛星からの電波を受信するGNSS受信アンテナと、測位衛星から受信した電波を復調して測位信号を抽出し、複数の測位衛星からの測位信号に基づいて作業員タグ40の3次元位置を算出するGNSS位置情報生成部とを備えている。GNSS受信部45のGNSS位置情報生成部は、作業員タグ40の3次元位置算出値(位置情報)と、3次元位置算出値(位置情報)の精度や信頼性の目安となるGNSS測位品質情報とを含むGNSS受信データを出力する。GNSS測位品質情報とは、例えば、位置情報の算出に用いた衛星数および衛星配置、Fix、Float、単独測位等の測位状態、緯度方向および経度方向の位置算出誤差推定値などである。GNSS受信部45は、3次元位置算出値(位置情報)の算出に必要な信号を受信できない場合には、GNSS測位品質情報における測位状態として「測位不能」を出力し、また、3次元位置算出値(位置情報)として「N/A(算出不能)」を出力する。
 出力情報生成部42は、磁界検出部41で磁界信号120を検知した場合に、その磁界信号120を復調して含まれる磁界IDを抽出する。そして、作業員タグ40自身を識別する固有のIDであるタグIDと抽出した磁界ID(磁界ID受信値)とGNSS受信データとを含む情報(以降、タグ情報と称する:図7参照)を生成して変調し、電波送信部43に駆動信号として出力する。これにより作業員タグ40は、タグ情報(タグID、磁界ID受信値、及びGNSS受信データ(GNSS品質情報、3次元位置算出値))を含む所定の周波数及び強度の電波信号140を発信する。
 作業員タグ40は、例えば、セミアクティブタイプであって、磁界信号120を受信するまでは電波信号の発信を行わない状態(待機状態)で待機し、タグ検知装置20からの磁界信号120を受信すると、これをトリガーとして各種処理を行い、必要な電波信号の発信が終了すると、新たに磁界信号を受信するまでは再び待機状態となる。つまり、作業員タグ40は、磁界信号120の受信を契機に電波信号140を発信する。
 <タグ検知装置20>
  タグ検知装置20は、発生元を識別する磁界IDを含む磁界信号120を発生させる磁界発生装置21と、作業員タグ40から磁界信号120の受信を契機に発信される電波信号140を受信するタグ情報受信装置22と、制御装置60からの制御信号に基づいて磁界発生装置21からの磁界信号120の発生を制御するとともに、タグ情報受信装置22で受信した電波信号140に含まれる情報を取得して制御装置60に出力するタグ検知装置制御装置23とを有している。
 磁界発生装置21は、磁界信号120としての誘導磁界を駆動信号に基づいて発生するアンテナ(例えば、コイルなど)である磁界発生部25と、タグ検知装置制御装置23からの磁界発生指令に基づいた駆動信号を生成して磁界発生部25に出力する磁界信号生成部24とを有している。
 磁界信号生成部24は、磁界発生装置21に対応する磁界ID(すなわち、磁界発生装置21に固有のID)を含む情報(以降、磁界情報と称する:図6参照)を元に信号を生成して変調し、磁界発生部25に駆動信号として出力する。これにより磁界発生部25は、磁界IDを含む変調信号である磁界信号120を発生する。
 図5は、油圧ショベルにおける磁界発生装置の配置の一例を示す上面図である。
 図5に示すように、磁界発生装置21は油圧ショベル1に設置されるものであり、例えば、上部旋回体3の旋回中心の上部に配置されている。例えば、磁界発生装置21がある一定の強度の磁界信号120を発生した場合を考えると、磁界発生装置21が発生する磁界信号120を作業員タグ40の磁界検知感度で受信可能な範囲(すなわち、磁界検知可能エリア221)は、磁各磁界発生装置21を中心としたある一定の範囲となる。作業員タグ40は、磁界発生装置21からの磁界信号120を受信すると電波信号140をタグ情報受信装置22に出力するため、磁界検知可能エリア221が作業員タグ40を検知可能なエリアとなる。本実施の形態では、磁界発生装置21が発生する磁界信号120により楕円体状の磁界検知可能エリア221が形成され、その長軸が上部旋回体3の前後方向に沿うように磁界発生装置21が配置されている場合を例示している。例えば、予め定めた姿勢のフロント作業機6を含む油圧ショベル1の全体が磁界検知可能エリア221内となるように磁界発生装置21が発生する磁界信号120の磁界強度を設定することにより、油圧ショベル1の全周囲の規定距離内の作業員(作業員タグ40)を検知することができる。図5では、説明の簡単のため、作業員タグ40の存在が想定される高さ(例えば、作業員の胸部や腰部付近の高さの想定値)の水平面での磁界検知可能エリア221の断面を図示している。なお、磁界発生装置21が発生する磁界信号120により形成される磁界検知可能エリア221は必ずしも楕円である必要はなく、磁界検知可能エリア221が真円となるような構成の磁界発生装置21を用いても良い。
 タグ情報受信装置22は、作業員タグ40から発信される電波信号140を受信するアンテナ(例えば、コイルなど)である電波受信部26と、電波受信部26で受信した電波信号140を復調し、電波信号140に含まれるタグ情報を抽出してタグ検知装置制御装置23に出力するタグ情報抽出部27とを有している。
 タグ検知装置制御装置23は、制御装置60から出力される、油圧ショベル1の周辺における作業員タグ40の存在位置の検知対象とする範囲(以降、検知対象エリアと称する)の情報を含む検知指令に基づいて磁界発生装置21の磁界信号生成部24に次回発生指令を出力する磁界発生指令部28と、タグ情報受信装置22のタグ情報抽出部27から出力されるタグ情報を処理して制御装置60に出力する検知情報出力部29とを有している。
 磁界発生指令部28は、制御装置60からの検知指令に含まれる検知対象エリアの情報に基づいて、磁界検知可能エリア221を検知対象エリアとするような磁界強度指令値を含む磁界発生指令を出力する。
 検知情報出力部29は、タグ情報受信装置22からのタグ情報(タグID、磁界ID受信値、GNSS受信データ(GNSS品質情報、3次元位置算出値))をタグIDごとにまとめた情報(以降、タグ検知情報と称する:図8参照)を生成し、制御装置60に出力する。検知情報出力部29は、受信したタグ情報から作業員タグ40ごとにGNSS受信データ(GNSS品質情報、3次元位置算出値)をまとめ、検知したタグIDとGNSS受信データとをそれぞれ一組とした検知タグリストを生成し、さらに、検知タグリストに自身の磁界IDを加えてタグ検知情報を生成する。
 作業現場には油圧ショベル1の他にも作業機械が存在し、それらの他の作業機械にも磁界信号120に相等する誘導磁界を発生させて作業員タグ40からの返送電波(電波信号)を取得する検知機能部を有していることが考えられる。そのため、油圧ショベル1の近傍に他の作業機械が存在する場合には、タグ情報受信装置22は作業員タグ40から他の作業機械の検知機能部への返送電波を受信する可能性がある。そこで、タグ検知情報の生成に際して、本実施の形態の検知情報出力部29では、タグ情報に含まれる磁界ID受信値により自身への返送電波であると認められた場合、言い換えると、受信された電波信号140が油圧ショベル1に配置された磁界発生装置21からの磁界信号120に対する作業員タグ40からの返送電波であると認められた場合にのみタグ検知情報の生成処理(タグ検知情報生成処理)を行う。また、タグ検知装置20から制御装置60への出力周期と作業員タグ40からの電波信号140の送信周期によっては、制御装置60へのタグ検知信号の出力周期内に同一の作業員タグ40から電波信号140を複数回受信する場合がある。そこで、本実施の形態の検知情報出力部29では、同一の作業員タグ40から電波信号140を複数回受信した場合には、受信したタグ情報のうちGNSS測位品質情報が最も良好なものをその作業員タグ40のGNSS受信データとしてタグ検知情報を生成する。
 図11は、検知情報出力部におけるタグ検知情報生成処理の処理内容を示すフローチャートである。
 図11において、検知情報出力部29は、まず、制御装置60に対するタグ検知情報の前回の出力からの経過時間が予め定めた時間Tsが経過したかどうかを判定する(ステップS100)。ステップS100での判定結果がNOの場合、すなわち、タグ検知情報の前回の出力から時間Tsが経過した場合には、生成中のタグ検知情報を制御装置60に出力し(ステップS101)、経過時間をリセットするとともに、生成中の検知タグリストをクリアし(ステップS102)、ステップS100の処理に戻る。
 また、ステップS100での判定結果がYESの場合、すなわち、時間Tsが経過していない場合には、タグ情報が入力されたかどうかを判定する(ステップS110)。ステップS110での判定結果がNOの場合には、ステップS100の処理に戻る。
 また、ステップS110での判定結果がYESの場合、すなわち、タグ情報受信装置22の電波受信部26で受信された電波信号140からタグ情報抽出部27によって抽出されたタグ情報が入力された場合には、タグ情報を読み込み(ステップS120)、読み込んだタグ情報に含まれる磁界ID受信値が自身の磁界IDであるかどうか、すなわち、電波受信部26で受信された電波信号140が油圧ショベル1に配置された磁界発生装置21からの磁界信号120に対する作業員タグ40からの返送電波であるかどうかを判定する(ステップS130)。ステップS130での判定結果がNOの場合には、ステップS100の処理に戻る。
 また、ステップS130での判定結果がYESの場合、すなわち、自身に対する返送電波である場合には、入力されたタグ情報に含まれるタグIDが新規であるかどうか、すなわち、生成中のタグ検知情報の検知タグリストに含まれているかどうかを判定し(ステップS140)、判定結果がYESの場合には、検知タグリストにタグIDを追加し(ステップS150)、タグ情報に含まれるGNSS受信データを検知タグリストの対応するタグIDのGNSS受信データとして入力し(ステップS160)、ステップS100の処理に戻る。
 また、ステップS140での判定結果がNOの場合、すなわち、入力されたタグ情報に含まれるタグIDが生成中のタグ検知情報の検知タグリストに既に含まれている場合には、入力されたタグ情報のGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質情報が生成中のタグ検知リストのGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質情報よりも良好であるかどうかを判定する(ステップS141)。ステップS141での判定結果がNOの場合、すなわち、生成中の検知タグリストの対応するタグIDのGNSS測位品質情報の方が良好である場合には、ステップS100の処理に戻る。
 また、ステップS141での判定結果がYESの場合、すなわち、タグ情報に含まれるGNSS測位品質情報の方が良好である場合には、タグ情報に含まれるGNSS受信データを検知タグリストの対応するタグIDのGNSS受信データとして入力し(ステップS160)、ステップS100の処理に戻る。
 <制御装置60>
  制御装置60は、作業員接近通知システム10全体の動作を制御するものであり、作業状態検出装置70からの検出結果およびGNSS受信装置50からのGNSS受信データに基づいて検知指令を生成してタグ検知装置20に出力し制御するとともに、通知指令を生成して通知装置80に出力する演算部60Aと、演算部60Aでの処理に用いる各種情報を記憶する記憶部60Bとを有している。なお、制御装置60は、図示しないCPU、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、およびフラッシュメモリ等からなる記憶部、およびこれらを備えるマイクロコンピュータ並びに図示しない周辺回路などから構成され、例えば、ROMに格納されるプログラムにしたがって作動する。
 記憶部60Bは、演算部60Aでの演算に必要な情報を保持し、また、必要に応じて保持している情報を出力するものであり、磁界発生装置21の油圧ショベル1における設置位置に関する情報(設置位置情報)を記憶する磁界発生装置設置位置情報記憶部321と、GNSS受信装置50の油圧ショベル1における設置位置に関する情報を記憶するGNSS受信装置設置位置情報記憶部350と、作業員タグ40を保持する作業員(オペレータを含む)およびその属性と保持する作業員タグ40のタグIDとを対応させた作業員情報を記憶する作業員情報記憶部340とを有している。
 磁界発生装置設置位置情報記憶部321は、磁界発生装置21の油圧ショベル1における設置位置に関する情報、すなわち、上部旋回体3について相対的に固定して設定される座標系等における位置や向きなどの情報(磁界発生装置設置位置情報)を記憶している。すなわち、磁界発生装置設置位置情報は、磁界発生装置21が油圧ショベル1のどの位置に設置され、どの方向に誘導磁界を発生させているかを示す情報である。なお、磁界発生装置設置位置情報は、磁界発生装置21の取り得る磁界強度の情報と、磁界強度と磁界検知可能エリアの対応を示す情報とを含んでも良い。
 GNSS受信装置設置位置情報記憶部350は、GNSS受信装置50が油圧ショベル1のどの位置に設置されているかを示す情報を保持している。測位衛星からの電波信号に基づいて算出される地球基準の3次元位置算出値(位置情報)を油圧ショベル1を基準とした位置情報に変換するために用いられる。
 作業員情報記憶部340は、各作業員を識別するための情報であり、作業員情報として、作業員タグ40固有のタグIDと作業員の属性とを対応させたリストを保持する。作業員の属性とは、例えば、油圧ショベル1(自機)のオペレータ、補助作業員、周囲作業員、他の作業機械(他機)のオペレータ、監督者、などを区別する情報を含むものである。また、作業員の属性として、作業員の経験年数等の情報を含んでも良いし、これらを統合した指標を属性情報として作業員情報に含ませるようにしても良い。
 このような作業員情報を用いることにより、タグ検知装置20で検知された作業員がどのような作業を行う作業員であるかを認識することができるので、作業員ごとに接近通知の方法を変更することによって、より適切なタイミングで接近通知を行うことができる。油圧ショベル1の稼働する現場には複数の作業員が存在することが想定されるが、例えば、フロント作業機6の近傍に作業員が存在することが検知された場合、検知された作業員が常にフロント作業機6の近傍で油圧ショベル1の作業を補助する作業員(作業補助員)である場合には、警報装置82による接近通知は行わず、表示装置81への表示のみを行う。また、検知された作業員が他の油圧ショベル1のオペレータである場合には、表示装置81への表示に加え、警報装置82による接近通知を行う。また、作業補助員である作業員が油圧ショベル1の側方に存在することが検知された場合にも、表示装置81への表示に加え、警報装置82による接近通知を行う。このように、作業員毎に接近通知の方法を変更することによって、過度な接近通知を防止し、わずらわしさや作業効率の低下を抑制できる。
 演算部60Aは、作業状態検出装置70からの検出結果に基づいて、作業員タグ40の位置の検知対象とする検知対象エリア(例えば、後述する図15の検知対象エリア230)と検知対象エリアのうち作業員タグ40の接近通知の対象とする接近通知対象エリア(例えば、後述する図15の接近通知対象エリア280A,280B)とを決定する検知警報エリア決定部61と、油圧ショベル1の位置情報、作業員タグ40の位置情報、タグ検知装置制御装置23の検知情報出力部29で取得したタグ検知情報、及び、検知警報エリア決定部61で決定した検知対象エリアに基づいて作業員タグ40の位置を算出する作業員位置算出部62と、作業員位置算出部62の算出結果に基づいて、接近通知対象エリアで作業員タグ40を検知した場合に、作業員タグ40を検知したことを油圧ショベル1のオペレータに通知するための通知指令を生成し、通知装置80に出力する通知指令生成部63とを有している。
 検知警報エリア決定部61は、作業状態検出装置70の姿勢検出装置71からの検出信号に基づいて、油圧ショベル1の上部旋回体3の下部走行体2に対する旋回中心からフロント作業機6の最も遠い端部までの距離である旋回半径を算出する旋回半径演算部61Aと、作業状態検出装置70の機械作動状態検出装置72からの検出結果に基づいて、油圧ショベル1の作動状態を判別する作動状態判別部61Bと、旋回半径演算部61Aの演算結果と作動状態判別部61Bの判別結果とを用いて検知対象エリアおよび接近通知対象エリアを決定する検知警報エリア演算部61Cとを有している。
 旋回半径演算部61Aは、旋回半径演算部61Aは、姿勢検出装置71(姿勢センサ75A~75C))の検出結果に基づいて油圧ショベル1の旋回中心からフロント作業機6の最も離れた端部までの距離を旋回半径として算出する。フロント作業機6の姿勢によっては、バケット6Cの先端よりもアーム6Bのブーム6A側の端部等の方が旋回中心からの距離が長い場合がある。そこで、旋回半径演算部61Aでは、ブーム6A、アーム6B、バケット6Cの姿勢に応じて、旋回中心から最も離れた箇所をフロント作業機6の端部(フロント作業機端部)とする。また、旋回中心からフロント作業機端部までの距離を旋回半径とし、油圧ショベル1の各部寸法情報と姿勢検出装置71(姿勢センサ75A~75C)からの入力信号とからリンク演算により算出する。なお、本実施の形態では、旋回中心から最も離れた箇所をフロント作業機端部として扱ったが、作業員の身長よりも十分高い箇所にフロント作業機6が存在する場合には、上部旋回体3の旋回によってフロント作業機6が移動する空間領域に作業員が入ることはない。そこで、上部旋回体3の旋回によるフロント作業機6が移動する空間領域に作業員が入る可能性のある高さをあらかじめ規定し、規定の高さ以下で旋回中心から最も離れたフロント作業機6における箇所をフロント作業機端部として扱っても良い。また、算出された旋回半径が旋回中心から上部旋回体3の後端部までの距離よりも小さい場合には、旋回中心から上部旋回体3の後端部までの距離を旋回半径として出力してもよい。
 作動状態判別部61Bは、機械作動状態検出装置72(キー状態検知センサ77、ロック状態検知センサ78、レバー操作量センサ79)からの入力信号を用いて油圧ショベル1の作動状態の判別処理(作動状態判別処理)を行う。作動状態判別部61Bは、キー状態検知センサ77からの入力状態によってエンジン始動状態を、ロック状態検知センサ78からの入力信号によってロックレバー8によるロック状態を、レバー操作量センサ79からの入力信号によって動作の種類を判別する。油圧ショベル1は、エンジンが始動状態であっても、ロックレバー8がロック状態である場合には、操作レバー装置5に対していかなる操作を行っても動作しない。そこで、本実施の形態では、油圧ショベル1の作動状態として「エンジン停止状態」、「操作ロック状態」、「動作待機状態」、「動作状態」の4種類を定義する。また、油圧ショベル1の「動作状態」については、さらに詳細に「フロント動作状態」、「旋回動作状態」、「旋回フロント複合動作状態」、「走行動作状態」の4種類を定義する。
 作動状態の判別方法として、まず、キー状態検知センサ77からの入力信号が、エンジンON状態以外の場合には「エンジン停止状態」と判定する。また、エンジンON状態の場合には、次のステップとして、ロック状態検知センサ78からの入力信号により、ロック状態の判定を行う。ロックレバー8がロック状態である場合には、「操作ロック状態」と判定する。また、ロック解除状態の場合には、レバー操作量センサ79からの入力信号により、操作レバー装置5の操作状態の判定を行う。操作レバー装置5に対していずれの操作も行われていない場合には、「動作待機状態」と判定する。また、操作レバー装置5に対していずれかの操作が行われている場合には、「動作状態」と判定し、走行、旋回、フロント作業機のいずれの操作が行われているかによって、状態をさらに詳細に判別する。すなわち、走行操作が行われている場合には「走行動作状態」、旋回の操作のみが行われている場合には「旋回動作状態」、フロント作業機6の操作のみが行われている場合には「フロント動作状態」、旋回とフロント作業機の操作が同時に行われている場合には「旋回フロント複合動作状態」と判定する。
 図12は、作動状態判別部における作動状態判別処理の処理内容を示すフローチャートである。
 図12において、作動状態判別部61Bは、まず、キー状態検知センサ77からの入力信号に基づいて、キー状態がエンジンON状態であるかどうかを判定する(ステップS200)。ステップS200での判定結果がNOの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「エンジン停止状態」であると判定し(ステップS201)、ステップS200の処理に戻る。
 また、ステップS200での判定結果がYESの場合には、ロック状態検知センサ78からの入力信号に基づいて、ロックレバー8がロック状態であるかどうかを判定する(ステップS210)。ステップS210での判定結果がNOの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「操作ロック状態」であると判定し(ステップS211)、ステップS200の処理に戻る。
 また、ステップS210での判定結果がYESの場合には、レバー操作量センサ79からの入力信号に基づいて、操作レバー装置5の操作が行われているかどうかを判定する(ステップS220)。ステップS220での判定結果がNOの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「動作待機状態」であると判定し(ステップS221)、ステップS200の処理に戻る。
 また、ステップS220での判定結果がYESの場合には、操作レバー装置5の走行操作が行われているかどうかを判定する(ステップS230)。ステップS230での判定結果がYESの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「走行動作状態」であると判定し(ステップS231)、ステップS200の処理に戻る。
 また、ステップS230での判定結果がNOの場合には、操作レバー装置5の旋回操作が行われているかどうかを判定する(ステップS240)。ステップS240の判定結果がNOの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「フロント動作状態」であると判定し(ステップS241)、ステップS200の処理に戻る。
 また、ステップS240での判定結果がYESの場合には、操作レバー装置5によるフロント作業機6の駆動操作が行われているかどうかを判定する(ステップS250)。S250での判定結果がYESの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「旋回フロント動作状態」であると判定し(ステップS251)、ステップS200の処理に戻る。
 また、ステップS250での判定結果がNOの場合には、油圧ショベル1の作動状態は「旋回動作状態」であると判定し(ステップS252)、ステップS200の処理に戻る。
 検知警報エリア演算部61Cは、旋回半径演算部61Aで算出される旋回半径と作動状態判別部61Bで判別される作動状態に基づいて、作業員(すなわち、作業員が携帯する作業員タグ40)の検知を行うエリア(検知対象エリア)および作業員の接近の通知を行うエリア(接近通知対象エリア)を決定する。
 図15~図18は、検知対象エリアおよび接近通知対象エリアの設定例を示す図であり、図15は動作待機状態の場合、図16は動作状態のうちフロント動作状態の場合、図17は動作状態のうち旋回動作状態の場合、図18は動作状態のうち走行動作状態の場合における設定例をそれぞれ示す図である。
 図15~図18において、検知対象エリア230は、作業員タグ40によって作業員の情報を取得するエリアであり、これを広く設定するほど広いエリアの作業員の情報が得られる。一方、後述のように、本実施形態の作業員接近通知システム10では、検知対象エリア230をGNSSによって算出した作業員位置算出値の確からしさの判定や、GNSS測位不能時の作業員位置の代替値として用いる。作業員位置算出値の確からしさの判定や代替の位置情報としての利用を考えると、検知対象エリア230はでき得る限り狭く設定することが望ましい。そこで、本実施形態では、図15~図18に示すように、油圧ショベル1の作動状態によらず、常に、検知対象エリア230を示す楕円の少なくとも長軸側が旋回半径演算部61Aの出力する旋回半径よりもやや広くなるように設定する。
 図15~図18において、接近通知対象エリア280(280A,280B)は、作業員(作業員タグ40)の接近の通知を行うエリアであり、油圧ショベル1の作動状態に応じて設定される。以下においては、油圧ショベル1の各作動状態(「エンジン停止状態」、「操作ロック状態」、「動作待機状態」、「動作状態」)における接近通知対象エリア280(280A,280B)の設定方法について説明する。
 作動状態がエンジン停止状態である場合は、油圧ショベル1は動かないため、油圧ショベル1の動作によって作業員と接触する恐れはなく、作業員の接近を通知する必要はないため、検知対象エリア及び接近通知対象エリアの設定は行わない。また、作業員接近通知システム10を油圧ショベル1に搭載する場合には、作業員接近通知システム10を構成する各装置を駆動するための電源を油圧ショベル1から得る構成が想定される。したがって、例えば、作業員接近通知システム10の始動をエンジンの始動と連動させ、エンジン停止状態には、作業員接近通知システム10が起動されないようにする。
 作動状態が操作ロック状態である場合は、操作レバー装置5の操作が行われた場合にも油圧ショベル1は動かないため、油圧ショベル1の動作によって作業員と接触する恐れはなく、作業員の接近を通知する必要はない。しかし、動作開始時に作業員と接触するリスクを低減するためには、ロックレバー8を解除する前に、油圧ショベル1の近傍に作業員が存在するか否かを確認することが有効である。そこで、操作ロック状態では、作業員の検知及びその検知情報の表示装置81への表示のみを行い、接近通知は行わない。また、接近通知は行わないため、接近通知対象エリアの設定は行わない。
 作業状態が動作待機状態である場合は、油圧ショベル1は動かないが、操作レバー装置5が操作されると直ちに動作状態となるため、油圧ショベル1が作業員に接触する可能性がある。したがって、油圧ショベル1のごく近傍に作業員が存在する場合には接近通知を行うことが望ましい。また、動作待機状態においては、作業補助員が作業補助のためにフロント作業機6の近傍に存在する可能性がある。そのため、接近通知対象エリアは、作業補助員とそれ以外の作業員とで異なる設定とすることが望ましい。一方、油圧ショベル1と作業員とが接触するリスクを低減する方策として、操作ロック状態と同様に、動作状態へ移行する前に、油圧ショベル1の近傍に作業員が存在するか否かをオペレータが確認することが有効である。そこで、動作待機状態では、作業員の検知及びその検知情報の表示装置81への表示は、でき得るだけ広いエリアで行い、接近通知は油圧ショベル1のごく近傍のエリアにおいてのみ行う。油圧ショベル1の前方の接近通知対象エリアは、旋回半径演算部61Aの算出結果によって決定する。また、油圧ショベル1の後方の接近通知対象エリアは、油圧ショベル1の後端半径を考慮して決定する。したがって、動作待機状態では、図15に斜線で示す接近通知対象エリア280A,280Bを設定する。ただし、作業補助員については作業補助のためにフロント作業機6の近傍に存在する必要がある場合が考えられる。このため、属性が「補助作業員」に設定されたタグIDの作業員タグ40については、フロント作業機6の近傍の接近通知対象エリア280Bでは接近通知は行わず、接近通知対象エリア280Aにおいてのみ接近通知を行う。なお、作業補助員以外の作業員については、接近通知対象エリア280A,280Bの両方において接近通知を行う。
 作動状態が動作状態である場合は、油圧ショベル1が動いている状態であり、油圧ショベル1が作業員と接触するリスクが高く、また、油圧ショベル1と作業員との位置関係が時々刻々と変化する。そこで、走行、旋回、フロント作業機のそれぞれの動作によって短時間で油圧ショベル1が接近することが予想されるエリアに作業員が存在する場合には接近通知を行うことが望ましい。以下においては、油圧ショベル1の各動作状態(「フロント動作状態」、「旋回動作状態」、「旋回フロント複合動作状態」、「走行動作状態」)における接近通知対象エリア280(280A,280B)の設定方法について説明する。
 作動状態が動作状態のうちフロント動作状態である場合は、フロント作業機6の姿勢が変化するため、油圧ショベル1の前方のフロント作業機6が到達するエリアが時々刻々と変化する。また、旋回操作が行われると瞬時に旋回動作状態あるいは旋回複合動作状態へ移行し、油圧ショベル1の右前方あるいは左前方にフロント作業機6が到達し、右後方あるいは左後方に油圧ショベル1の後端部が到達する可能性がある。そこで、フロント動作状態では、油圧ショベル1の前方の通知対象エリアは、旋回半径演算部61Aから入力される旋回半径よりもやや広く設定し、側方については前方よりは作業機械1の近傍に限定するものの、旋回操作の可能性を考慮して設定する。後方は作業機械1の後端部の近傍をカバーすればよい。したがって、フロント動作状態では、図16に斜線で示すエリア280Aおよびエリア280Bを接近通知を行う接近通知対象エリアとして設定する。ただし、作業補助員については作業補助のためにフロント作業機6の近傍に存在する必要がある場合が考えられる。このため、属性が「補助作業員」に設定されたタグIDの作業員タグ40については、フロント作業機6の近傍の接近通知対象エリア280Bでは接近通知は行わず、接近通知対象エリア280Aにおいてのみ接近通知を行う。なお、作業補助員以外の作業員については、接近通知対象エリア280A,280Bの両方において接近通知を行う。
 作動状態が動作状態のうち旋回動作状態である場合は、旋回動作によって、油圧ショベル1と作業員の位置関係が大きく変化し、油圧ショベル1の全周囲にフロント作業機6が到達する可能性がある。そのため、接近通知対象エリアは、旋回半径演算部61Aから入力される旋回半径を用いて設定する。したがって、旋回動作状態では、図17に斜線で示す接近通知対象エリア280として検知対象エリア230と同範囲を設定する。なお、旋回動作状態では、油圧ショベル1と作業員の接触のリスクが高いため、作業補助員であっても、油圧ショベル1の近傍に存在する場合には接近通知を行うことが望ましい。したがって、旋回動作状態においては、全ての作業員について接近通知対象エリア280での接近通知を行う。
 作動状態が動作状態のうち旋回フロント複合動作である場合は、フロント動作態と旋回動作が同時に行われるので、検知対象エリアおよび接近通知対象エリアは、フロント動作状態と旋回動作状態で設定した場合と同様に(例えば、図17における接近通知対象エリア280と同様に)決定すればよい。
 作動状態が動作状態のうち走行動作状態である場合は、油圧ショベル1全体が前方あるいは後方に移動する点で他の動作状態とは異なる。油圧ショベル1の前後方への移動を考慮し、油圧ショベル1の前方および後方の検知対象エリアはでき得る限り広く設定することが望ましい。したがって、走行動作状態では、図18に斜線で示す接近通知対象エリア280A,280Bを設定する。ただし、走行動作状態においては、作業補助員が誘導のために油圧ショベル1の前方あるいは後方に存在する可能性がある。このため、属性が「補助作業員」に設定されたタグIDの作業員タグ40については、油圧ショベル1の左前方および左後方の油圧ショベル1からやや離れた接近通知対象エリア280Bでは接近通知は行わず、接近通知対象エリア280Aにおいてのみ接近通知を行う。なお、作業補助員以外の作業員については、接近通知対象エリア280A,280Bの両方において接近通知を行う。
 作業員位置算出部62は、GNSS受信装置50で取得された油圧ショベル1の位置情報と、タグ検知装置制御装置23から出力されたタグ検知情報に含まれる作業員タグ40の位置情報とを用いて油圧ショベル1に対する作業員タグ40の位置を算出する作業員位置演算部62Aと、検知警報エリア決定部61から出力された検知対象エリア230に基づいて作業員位置演算部62Aで算出された作業員タグ40の位置情報の確からしさを評価し、その評価結果に基づいて作業員タグ40の位置を算出する作業員位置評価部62Bとを有している。
 作業員位置演算部62Aは、GNSS受信装置50から出力される油圧ショベル1のGNSS受信データとタグ検知装置20から出力されるタグ検知情報に含まれる作業員タグ40のGNSS受信データとを用いて、油圧ショベル1に対する作業員タグ40の位置を算出し、各作業員タグ40を携帯する作業員を識別するための作業員IDと各作業員タグ40の位置を示す作業員位置算出値とからなる作業員位置情報(図9参照)の生成処理(作業員位置情報生成処理)を行い、生成した作業員位置情報を作業員位置評価部62Bに出力する。なお、作業員IDは作業員タグ40のタグIDと紐付けされた異なるIDでも良いし、タグIDと同じIDを用いても良い。
 作業員位置演算部62Aでは、タグ検知装置20から出力されるタグ検知情報から各作業員IDに対応するタグIDのGNSS受信データをそれぞれ抽出して処理を行う。このとき、油圧ショベル1または作業員タグ40においてGNSS測位品質情報が「測位不能」である場合には、GNSSによる3次元位置の算出はできておらず、GNSS受信データに位置情報が含まれない、或いは、実際とは全く異なる間違った位置情報が含まれることになる。したがって、GNSS受信データに基づいて油圧ショベル1に対する作業員の位置を算出することができない(言い換えると、実際とは全く異なる間違った位置を算出してしまう可能性がある)。そこで、GNSS受信装置50から出力されるGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質情報を確認し、GNSS測位品質情報が「測位不能」である場合には、全ての作業員についての作業員位置算出値を「N/A」(算出不能)とする。一方、GNSS測位品質情報が「測位不能」以外である場合には、油圧ショベル1のGNSS受信データに含まれる3次元位置算出値と記憶部60BのGNSS受信装置設置位置情報記憶部350に保持されたGNSS受信装置50の設置位置に関する情報とを用いて、GNSSによって算出された3次元位置算出値を油圧ショベル1を基準とした位置座標、すなわち、油圧ショベル1を基準とする座標系(作業機械座標系)における位置座標に変換する変換行列TGmを算出する。作業機械座標系は、油圧ショベル1の旋回中心の地表面を原点とし、油圧ショベルの左右方向にX軸(右方が正)、前後方向にY軸(前方が正)、上下方向にZ軸(上方が正)を設定した座標系である。作業員位置の算出においては、まず、タグ検知情報より各作業員IDについてGNSS受信データを抽出し、各作業員IDのGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質情報を確認する。当該作業員IDのGNSS測位品質情報が「測位不能」である場合は、当該作業員IDの作業員位置算出値を「N/A」とする。一方、当該作業員IDのGNSS測位品質情報が「測位不能」以外である場合には、GNSSによって算出された作業員の3次元位置算出値(xG、yG、zG)を以下の式に代入することによって、作業機械座標系における作業員位置(xm、ym、zm)を算出し、当該作業員IDの作業員位置算出値とする。そして、タグ検知情報より抽出された全ての作業員IDについて作業員位置情報算出値を算出し、それぞれ作業員IDと対応させて作業員位置情報として出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、上記(式1)において、(xG、yG、zG)はGNSSによる作業員の3次元位置算出値、(xm、ym、zm)は作業機械座標系における作業員位置、TGmは座標変換行列である。
 図13は、作業員位置演算部における作業員位置情報生成処理の処理内容を示すフローチャートである。
 図13において、検知情報出力部29は、まず、タグ検知装置20から出力されるタグ検知情報から各作業員IDに対応するタグIDとGNSS受信データとを抽出し(ステップS300)、GNSS受信装置50から出力されるGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質情報が「測位不能」であるかどうかを判定する(ステップS310)。ステップS310での判定結果がYESの場合には、作業員位置情報の全ての作業員IDに対応する作業員位置算出値を「N/A」とし(ステップS311)、処理を終了する。また、ステップS310での判定結果がNOの場合には、座標変換行列TGmを算出し(ステップS320)、作業員位置の算出を行っていない作業員IDに対応するGNSS受信データがあるかどうかを判定し(ステップS330)、判定結果がNOの場合には、処理を終了する。また、ステップS330での判定結果がYESの場合には、作業員タグ40で生成されたGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質情報が「測位不能」であるかどうかを判定し(ステップS340)、判定結果がYESの場合には、作業員位置情報における対応する作業員IDの作業員位置算出値を「N/A」とし(ステップS341)、ステップS330の処理に戻る。また、ステップS340での判定結果がNOの場合には、座標変換行列TGmを用いて3次元位置算出値から作業員位置算出値を算出して作業員位置情報に入力し(ステップS342)、ステップS330の処理に戻る。
 作業員位置評価部62Bは、検知警報エリア決定部で設定された検知対象エリア230を用いて、作業員位置演算部62Aから出力される作業員位置情報の確からしさを評価し、各作業員名、作業員ごとの属性、各作業員の存在エリア(作業員存在エリア)の各情報からなる作業員接近情報を出力する。磁界発生装置21で発生される誘導磁界は、反射の影響を受けづらく、遮蔽物等による到達距離への影響が小さいため、検知対象エリア230に基づいて形成される磁界検知可能エリア221は周囲環境の影響を受けづらいと言える。一方、GNSSによる3次元位置算出値は、衛星配置や周囲環境の影響により、大きな誤差を含む可能性がある。作業員タグ40は、磁界信号120を検知した場合のみ電波信号140を発生させるため、作業員位置情報が得られているということは、当該作業員タグ40が検知対象エリア230に基づいて形成される磁界検知可能エリア221内に存在することを意味する。つまり、GNSS受信データを用いて算出された作業員位置算出値が検知対象エリア230外を示す場合には、GNSSの測位誤差によって算出値に誤差が発生していると考えられる。そこで、作業員位置評価部62Bでは、作業員位置情報に含まれる作業員位置算出値が検知対象エリア230内であるか否かによって、GNSSによって算出された位置算出値と誘導磁界の検知情報との矛盾の有無、すなわち、GNSSによる位置情報の確からしさを判定する作業員位置評価処理を行って作業員存在エリアを確定させ、作業員名、作業員の属性と合わせた作業員接近情報(図10参照)を生成して、通知指令生成部63に出力する。
 図14は、作業員位置評価部における作業員位置評価処理の処理内容を示すフローチャートである。
 図14において、作業員位置評価部62Bは、まず、記憶部60Bの磁界発生装置設置位置情報記憶部321に保持された磁界発生装置21の設置位置に関する情報と、検知警報エリア決定部61から出力される検知対象エリア230とから、検知対象エリア230の作業機械座標系におけるエリア(以降、特に区別する必要が無い場合は検知対象エリア230と記載する)を算出する(ステップS400)。
 続いて、作業員存在エリアの算出を行っていない作業員IDがあるかどうかを判定し(ステップS410)、判定結果がNOの場合には、記憶部60Bに保持された作業員情報記憶部340から当該作業員IDの作業員名、作業員属性を読み出して作業員接近情報の各作業員IDに対応させて入力し(ステップS411)、処理を終了する。
 また、ステップS410での判定結果がYESの場合には、作業員IDに対応する作業員位置算出値が「N/A」であるかどうかを判定し(ステップS420)、判定結果がYESの場合には、作業員接近情報における当該作業員IDに対応する作業員の存在エリア(作業員存在エリア)として検知対象エリア230を入力し、ステップS410の処理に戻る。
 また、ステップS420での判定結果がNOの場合には、作業員位置算出値が検知対象エリア230内であるかどうかを判定し(ステップS430)、判定結果がYESの場合には、作業員位置算出値は確からしいと判断して、作業員接近情報の当該作業員IDの作業員存在エリアに作業員位置算出値を入力し(ステップS431)、ステップS410の処理に戻る。
 また、ステップS430での判定結果がNOの場合、すなわち、作業員位置算出値が検知対象エリア230外である場合には、GNSSによる測位に誤差が発生していると判断し、GNSSによって算出される作業員位置算出値の代替値として検知対象エリア230を作業員接近情報の当該作業員IDの作業員存在エリアとして入力し(ステップS432)、ステップS410の処理に戻る。
 通知指令生成部63は、作業員位置算出部62から出力される作業員接近情報と検知警報エリア決定部61から出力される検知対象エリア230および接近通知対象エリア280とを用いて通知指令、すなわち、表示装置81への表示指令および警報装置82への警報指令を生成する。
 表示指令および警報指令の内容は、検知された作業員が接近通知の対象であるか否かによって異なる。そこで、通知指令生成部63では、検知警報エリア決定部61の出力する接近通知対象エリア280と作業員接近情報に含まれる作業員属性および作業員存在エリア240とから、作業員接近情報に含まれる各作業員が接近通知の対象であるか否かを判定する。当該作業員の存在エリア(作業員存在エリア240)が、当該作業員属性に対して接近通知を行うべきエリア内である場合には、当該作業員についての通知指令(表示指令および警報指令)を生成して出力する。
 通知指令生成部63から表示装置81に出力する表示指令としては、例えば、図19に示すような表示を行わせるものがある。図19に示した例では、油圧ショベル1の上面図を模したアイコン11を中央に配置して対応する検知対象エリア230を描画する。また、作業員が検知対象エリア230内で検知されて作業員接近情報が存在する場合には、作業員接近情報に含まれる作業員存在エリア240を描画する。作業員存在エリア240は、当該作業員が接近通知の対象か否かに応じて表示方法を変えることが望ましい。例えば、図20に示すように接近通知の対象となる作業員が存在する作業員存在エリア240Aは、接近通知の対象外の作業員存在エリア240と比べて強調して表示する。また、接近通知の対象となる作業員が1人でも存在する場合には、作業員の接近を通知する表示で接近通知を行う。接近通知の表示内容としては、例えば、図20に示すように、表示領域内に表示する警告表示650などが考えられる。なお、接近通知の表示内容としては、図20に示したものの他に、旋回半径や検知された作業員名、検知されている作業員の人数などの情報を加えても良い。また、作業員接近情報の作業員存在エリア240として全ての作業員の詳細位置が特定されている場合と、GNSSによる測位ができていない場合や測位誤差によって詳細位置が特定できない作業員が存在する場合とで表示方法を変更しても良い。
 通知指令生成部63から警報装置82への警報指令の出力の有無は、接近通知指令の有無によって決定する。接近通知の対象となる作業員が接近通知対象エリア280内に1人でも存在する場合には、警報指令を出力し、存在しない場合には、警報指令を出力しない。また、接近通知対象エリア280で検知されている作業員の人数や油圧ショベル1との距離などの情報に応じて警報の種類を段階的に変更するように構成しても良い。
 以上のように構成した本実施の形態における作用効果を説明する。
 一般に、作業機械に接近する作業員を検知してオペレータに警報等で通知する場合には、過度な警報によってオペレータに煩わしさを感じさせないように十分留意する必要がある。過度な警報の防止には、例えば、作業機械に対する作業員の存在の検知や警報を行う対象となるエリアを様々な状況に応じて適切に調整することが重要である。しかしながら、作業機械に対する作業員の存在の検知や警報を行う対象のエリアを調整することについて考慮されていない技術においては、過度な警報によってオペレータが煩わしさを感じてしまい、作業効率の低下を招くことが懸念される。
 これに対して本実施の形態においては、走行装置が設けられた車体本体(例えば、下部走行体2および上部旋回体3)と、車体本体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材(例えば、ブーム6A、アーム6B、バケット6C)からなる多関節型の作業機(例えば、フロント作業機6)と、作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置(例えば、操作レバー装置5)とを備えた作業機械(例えば、油圧ショベル1)に搭載される作業員接近通知システム10において、車体本体に設けられ、作業機械の位置情報を取得するGNSS受信装置50と、発生する磁界信号の発生元を識別するための磁界IDを含む磁界信号120を発生させる、車体本体の予め定めた位置に固定された少なくとも1つの磁界発生装置21と、作業機械のオペレータ及び作業機械の外部で作業を行う作業員に携帯される作業員タグであって、作業員タグの位置情報を取得するGNSS受信部45を有し、磁界発生装置が発生する磁界信号を受信した場合に、少なくとも、受信した磁界信号に含まれる磁界IDと、磁界信号を受信した作業員タグが自身を識別するためのタグIDと、作業員タグの位置情報と、を含む電波信号140を送信する少なくとも1つの作業員タグ40と、作業員タグから発信する電波信号を受信するタグ情報受信装置22と、磁界発生装置を検知指令により制御するとともに、タグ情報受信装置で受信した電波信号に含まれる情報を取得してタグ検知情報として出力するタグ検知装置制御装置23と、作業機械に対する作業員タグの位置の検知対象とする検知対象エリア230と検知対象エリアのうち作業員タグの接近通知の対象とする接近通知対象エリア280とを決定する検知警報エリア決定部61と、作業機械の位置情報、作業員タグの位置情報、タグ検知装置制御装置で取得したタグ検知情報、及び、検知警報エリア決定部で決定した検知対象エリアに基づいて、作業員タグの位置を算出する作業員位置算出部62と、作業員位置算出部の算出結果に基づいて、接近通知対象エリアで作業員タグを検知した場合に、作業員タグを検知したことを作業機械のオペレータに通知するための通知指令を生成し、通知装置80に出力する通知指令生成部63とを備えて構成したので、作業員の作業機械への接近を精度良く検知することができるとともに、過度な警報を防止することができる。
 本実施の形態においは、タグ検知装置20からの磁界信号120を作業員タグ40が検知した場合に、電波信号140が返送される。タグ検知装置20において、この電波信号140を受信した場合は、作業員タグ40が磁界信号120を検知可能なエリアに存在し、受信しない場合には当該作業員タグ40が磁界信号120を検知可能なエリア以外に存在することがわかる。誘導磁界は、反射の影響を受けづらく、遮蔽物等による検知距離への影響が小さいため、作業員タグ40が所定の検知可能エリアに存在するか否かを確実に検出することができる。一方、磁界信号120を検知可能なエリアは、例えば、タグ検知装置20に備えられた磁界発生装置21を中心とした楕円状に形成され、その大きさは、磁界発生装置21が発生させる磁界信号120の強度と、作業員タグ40の磁界検知感度によって決定される。ただし、このような磁界誘導式RFIDの機能による検知だけでは、楕円状の検知可能エリアに作業員タグ40が存在するか否かを検出することはできるものの、詳細な距離や方向の情報は得られない。
 一方、GNSSは、複数個の測位衛星から送信される信号に基づいて自身の3次元位置(緯度、経度、高度)を測定するシステムであり、油圧ショベル1と作業員(作業員タグ40)のそれぞれの3次元位置情報が得られるため、油圧ショベル1と作業員との詳細な位置関係を算出することができる。ただし、3次元位置の算出には、同時に得られた少なくとも4機の測位衛星からの信号が必要である。したがって、GNSS受信装置50の上空が開けていない、或いは、電波環境が優れない等の理由により、4機以上の測位衛星からの信号が得られない場合には3次元位置を得ることができない。また、GNSSによる測位精度は、上空の衛星配置や測位衛星からGNSS受信装置50までの電波伝搬経路上の電波特性による伝搬遅延、建物や壁等による電波の反射の影響を受け、3次元位置算出値に大きな誤差が発生する場合もある。また、大型の構造物、作業機械、資材等の近傍では、上空の遮蔽や電波の反射の影響が懸念される。特に、作業員タグ40は、作業員に携帯されるため軽量かつ安価な構成が求められるため、作業員タグ40はGNSS受信装置50に比べて衛星配置や周囲環境の影響を受ける可能性が高い。
 つまり、磁界誘導式RFIDによる検知は、検知の確実性は高いものの、作業員の存在位置が所定の検知可能エリア内であるか検知可能エリア外であるかの情報しか得られないという特徴がある。一方、GNSSによる測位では、油圧ショベル1と作業員の詳細な3次元位置情報を得ることができるが、衛星配置や周囲環境の影響を受けるなど、確実性で劣るという特徴がある。
 そこで、本実施の形態の作業員接近通知システム10では、磁界誘導式RFIDの機能による検知とGNSSによる測位とを用いて作業員の存在位置を導出するように構成した。より具体的には、誘導磁界式RFIDの機能によって作業員タグ40の油圧ショベル1への接近を確実に検知することに加え、GNSSによる測位結果と磁界誘導式RFIDの機能による検知情報との相違を監視し、相違がない場合にのみGNSSによる位置算出値を詳細な作業員タグ40の存在位置情報として用いる。これにより、油圧ショベル1への作業員(作業員タグ40)の接近を確実に通知するとともに、油圧ショベル1の作業状態および作業員位置に応じた適切なタイミングおよび方法での通知を実現することができる。
 <第1の変形例>
  なお、本実施の形態においては、検知警報エリア決定部61において、検知対象エリア230を旋回半径演算部61Aから出力される旋回半径に基づいて設定する場合を例示して説明したが、例えば、油圧ショベル1の最大旋回半径に応じて検知対象エリアを設定しても良いし、旋回半径によらない一定のエリア、例えば、図21に示すように油圧ショベル1が動作した際に瞬時に到達する可能性の高い油圧ショベル1の近傍エリアを検知対象エリア230Aとして設定しても良い。
 <第2の変形例>
  また、図22に示すように、タグ検知装置20に2つ以上(例えば2つ)の磁界発生装置21A,21Bを設け、各々の磁界発生装置21A,21Bから異なる磁界強度、磁界IDの磁界信号120を発生させることによって、範囲の異なる複数の検知対象エリア230A,230Bを設定するよう構成しても良い。なお、このように2つの検知対象エリア230A,230Bを設定する場合には、作業員タグ40の検知には広い検知対象エリア230Aを、GNSSによる作業員位置算出値の評価および作業員存在エリアとして用いる値には狭い検知対象エリア230Bを用いることにより、広い検知対象エリア230Aに存在する作業員タグ40の情報を得ることができるとともに、作業員存在エリア240の正確性を確保することができる。
 <第3の変形例>
  また、作業員位置演算部62AにおいてGNSS受信装置50から出力される油圧ショベル1のGNSS受信データとタグ検知装置20から出力されるタグ検知情報に含まれる作業員タグ40のGNSS受信データとを用いて作業員IDと作業員位置算出値からなる作業員位置情報を生成し、作業員位置評価部62Bにおいて、作業員位置情報に含まれる作業員位置算出値が作業機械座標系での検知対象エリア230内にあるか否かによって作業員位置算出値の確からしさを判定し、作業員存在エリア240を確定するよう構成しても良い。
 このとき、例えば、作業員位置演算部62Aにおける作業員位置の算出および作業員位置評価部62Bにおける作業員位置の評価および作業員存在エリア240の算出は以下のように行う。すなわち、作業員位置演算部62Aは、GNSS受信装置50から出力される油圧ショベル1のGNSS受信データとタグ検知装置20から出力されるタグ検知情報150に含まれる当該作業員IDのGNSS受信データを用いて、作業員位置算出値に加え、作業員エリア算出値を算出する。作業員エリア算出値は、作業員位置算出値に対し、作業員位置算出値の算出誤差を加味した作業員位置である。作業員位置算出値の算出誤差はGNSS受信装置50と作業員タグ40のGNSS受信データに含まれるGNSS測位品質から導出される。例えば、GNSS測位品質として測位誤差推定値が与えられる場合には、作業員位置算出値を中心とし、緯度および経度方向の測位誤差推定値を径とする楕円状のエリアを作業員エリア算出値とする。また、GNSS測位品質として位置算出に用いた衛星数および衛星配置や、Fix、Float、単独測位等の測位状態が与えられる場合には、予め、衛星数および衛星配置、測位状態ごとの位置算出誤差推定値を位置算出誤差情報として記憶部60Bに格納する。作業員位置演算部62Aは、記憶部60Bに保持された位置算出誤差情報を参照して位置算出誤差推定値を導出し、作業員位置算出値を中心とし、位置算出誤差推定値を径とする楕円状のエリアを作業員エリア算出値とする。タグ検知情報150より抽出された全ての作業員IDについて作業員エリア算出値を算出し、作業員IDと作業員位置算出値と作業員エリア算出値からなる作業員位置情報を出力する。
 作業員位置評価部62Bは、検知対象エリア230と作業員位置情報に含まれる当該作業員IDの作業員エリア算出値とを比較することによって、GNSSによって算出される作業員エリア算出値の確からしさを評価し、作業員接近情報として出力する当該作業員の作業員存在エリア240を確定する。
 図23~図25を用いて作業員エリア算出値の評価および作業員存在エリア240の決定方法を説明する。図23に示すように、作業員エリア算出値250が検知対象エリア230内に含まれる場合には作業員エリア算出値250は確からしいと判断し、作業員エリア算出値250を当該作業員IDの作業員存在エリア240とする。また、図24に示すように、作業員エリア算出値250の一部が検知対象エリア230内、一部が検知対象エリア230外となる場合には、作業員エリア算出値250のうち検知対象エリア230内の領域を当該作業員IDの作業員存在エリア240とする。さらに、図25に示すように、作業員エリア算出値250が検知対象エリア230外である場合には、GNSSによる測位に誤差が発生していると判断し、GNSSによる作業員エリア算出値250ではなく検知対象エリア230を当該作業員IDの作業員存在エリア240とする。作業員位置情報の当該作業員IDの作業員位置算出値が「N/A」である場合には、本実施の形態と同様に、検知対象エリア230を当該作業員IDの作業員存在エリア240とする。このようにGNSS測位品質情報に基づいて想定誤差範囲を設定し、この誤差範囲を考慮した評価を行うことによって、作業員存在エリア240をより正確に決定することができる。
 <第4の変形例>
  また、本実施の形態においては作業機械の一例として油圧ショベル1を挙げて説明したが、本発明は、油圧ショベル1におけるフロント作業機6のような作業腕を有する作業機械であれば適用可能である。作業腕を有する作業機械としては、例えば、車体の前方に多関節型の油圧作業装置を備えたホイールローダがある。
 図26は、本発明が適用される作業機械の一例として示すホイールローダの側面図である。図26において、ホイールローダ430は、車体本体431と、この車体本体431の前方に取り付けた多関節型の油圧作業装置450とを備えている。車体本体431は、アーティキュレート操舵式(車体屈折式)を採用しており、それぞれ左右に車輪410(前輪410a、後輪410b)を装着した前部車体(フロントフレーム)431aと後部車体(リアフレーム)431bを、センタージョイント464で連結している。なお、図22には示されていないが、センタージョイント464の左右両側には前部車体431aと後部車体431bを連結するようにステアリングシリンダ(油圧アクチュエータ)が配置されている。
 油圧作業装置450は、回動可能に連結された複数のフロント部材(リフトアーム441、バケット442)と、リフトアーム441及びバケット442を駆動するために伸縮駆動されるリフトシリンダ452(油圧アクチュエータ)及びバケットシリンダ451(油圧アクチュエータ)を備えている。なお、リフトアーム441とリフトシリンダ452は前部車体431aの左右に1つずつ装備されているが、図22では車体左側のリフトアーム441とリフトシリンダ452のみを図示し、隠れている車体右側の構成については図示を省略して説明する。
 リフトアーム441は、リフトシリンダ452の伸縮駆動に伴って上下方向に回動(俯仰動)する。バケット442は、バケットシリンダ451の伸縮駆動に伴って上下方向に回動(ダンプ動作又はクラウド動作)する。なお、図22に示したホイールローダ430は、バケット442を作動させるためのリンク機構として、Zリンク式(ベルクランク式)のものを採用している。当該リンク機構にはバケットシリンダ451が含まれている。
 運転室436内には、油圧作業装置450を操作するための操作レバー(図示せず)、車体本体431の進行方向に関して前進(F)/後進(R)を切り替える装置(前後進切替え装置)である前後進スイッチ(図示せず)、車体本体431に加速を指示するためのアクセルペダル(図示せず)、車体本体431に減速を指示するためのブレーキペダル(図示せず)、車体本体431の左右の進行方向を操るためのステアリングホイール(図示せず)、などが設置されている。運転室(キャブ)436内に設置されたステアリングホイール(図示せず)を操作すると、ステアリングシリンダの伸縮駆動に伴って後部車体431bと前部車体431aはセンタージョイント464を中心にして屈折(旋回)する。
 後部車体431b上の前方には運転室436、後方にはエンジン室437が搭載されている。なお、図示しないが、エンジン室437には、原動機であるディーゼルエンジンや、ディーゼルエンジンにより駆動される油圧ポンプ、油圧ポンプから各油圧アクチュエータに供給される圧油の流量および方向を制御するコントロールバルブ、減速機などを介して車輪410と接続された走行油圧モータ(車輪410などを含めた走行装置と言える)などが収納されている。
 以上のように構成したホイールローダ430についても、油圧ショベル1と同様に本願発明を適用することができる。作業機械である油圧ショベル1のフロント作業機6、車体本体(上部旋回体3及び下部走行体2)、運転室等は、同じく作業機械であるホイールローダ430の油圧作業装置450、車体本体431及び車輪410、運転室436等にそれぞれ対応している。
 そして、このように構成したホイールローダ430に、本願発明の作業員接近通知ステムを適用する。すなわち、油圧作業装置450のフロント部材(リフトアーム441、バケット442)には、それぞれの姿勢情報を取得するための姿勢センサ475A,475Bを配置する。姿勢センサ75A,475Bは、例えば、設置されたフロント部材の角速度及び加速度を計測する慣性計測装置(IMU: Inertial Measurement Unit)である。また、車体本体431上部には、磁界発生装置421と、ホイールローダ430の3次元位置の位置情報を出力するGNSS受信装置550とを配置し、作業員タグ40から発信される電波信号140を受信する電波受信部426を例えば運転室436上部に設置する。
 さらに、油圧ショベル1に適用したタグ検知装置20(ホイールローダ430においては磁界発生装置421を含む)、作業状態検出装置70、通知装置80、及び制御装置60に相等する構成を備えることにより、本願発明を適用したホイールローダ430においても、本願発明を適用した油圧ショベル1と同様の効果を得ることができる。
 以上のように構成した本実施の形態の特徴を説明する。
 (1)上記の実施の形態では、走行装置が設けられた車体本体(例えば、下部走行体2および上部旋回体3)と、前記車体本体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材(例えば、ブーム6A、アーム6B、バケット6C)からなる多関節型の作業機(例えば、フロント作業機6)と、前記作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置(例えば、操作レバー装置5)とを備えた作業機械(例えば、油圧ショベル1)において、前記車体本体に設けられ、前記作業機械の位置情報を取得するGNSS受信装置50と、発生する磁界信号の発生元を識別するための磁界IDを含む磁界信号120を発生させる、前記車体本体の予め定めた位置に固定された少なくとも1つの磁界発生装置21と、前記作業機械のオペレータ及び前記作業機械の外部で作業を行う作業員に携帯される作業員タグであって、前記作業員タグの位置情報を取得するGNSS受信部45を有し、前記磁界発生装置が発生する前記磁界信号を受信した場合に、少なくとも、受信した前記磁界信号に含まれる前記磁界IDと、前記磁界信号を受信した前記作業員タグが自身を識別するためのタグIDと、前記作業員タグの位置情報と、を含む電波信号140を送信する少なくとも1つの作業員タグ40から発信する電波信号を受信するタグ情報受信装置22と、前記磁界発生装置を検知指令により制御するとともに、前記タグ情報受信装置で受信した電波信号に含まれる情報を取得してタグ検知情報として出力するタグ検知装置制御装置23と、前記作業機械に対する前記作業員タグの位置の検知対象とする検知対象エリア230と前記検知対象エリアのうち前記作業員タグの接近通知の対象とする接近通知対象エリア280とを決定し、前記作業機械の位置情報、前記作業員タグの位置情報、前記タグ検知装置制御装置で取得した前記タグ検知情報、及び、前記検知対象エリアに基づいて、前記作業員タグの位置を算出し、算出された前記作業員タグの位置に基づいて、前記接近通知対象エリアで前記作業員タグを検知した場合に、前記作業員タグを検知したことを前記作業機械のオペレータに通知するための通知指令を生成し、通知装置80に出力する制御装置60とを備えたものとした。
 これにより、作業員の作業機械への接近を精度良く検知することができるとともに、過度な警報を防止することができる。
 (2)また、上記の実施の形態では、上記(1)の作業機械において、前記制御装置60は、前記GNSS受信装置で取得された前記作業機械の位置情報と、前記タグ検知装置制御装置から出力された前記タグ検知情報に含まれる作業員タグの位置情報とを用いて前記作業機械に対する前記作業員タグの位置を算出し、前記検知対象エリアに基づいて前記作業員タグの位置の確からしさを評価し、その評価結果に基づいて前記作業員タグの位置を算出するものとした。
 (3)また、上記の実施の形態では、上記(2)の作業機械において、前記作業員タグ40は、受信した前記磁界信号に含まれる前記磁界ID、前記磁界信号を受信した前記作業員タグが自身を識別するためのタグID、及び、前記作業員タグの位置情報に加え、前記GNSS受信部で取得された前記作業員タグの位置情報の精度や信頼性の指標となる測位品質情報をさらに含む電波信号を送信し、前記タグ検知装置制御装置は、前記タグ情報受信装置で受信した電波信号に含まれる情報として、少なくとも前記タグID、前記作業員タグの位置情報、前記磁界ID、及び、前記測位品質情報を含む情報を取得してタグ検知情報として出力し、前記GNSS受信装置は、前記作業機械の位置情報に加え、前記GNSS受信装置で取得された前記作業機械の位置情報の精度や信頼性の指標となる測位品質情報を出力するものとした。
 (4)また、上記の実施の形態では、上記(2)の作業機械において、前記制御装置60は、前記作業員タグの前記作業機械に対する位置が前記検知対象エリアの内側である場合には、前記作業員タグの位置の確度が高いと判断し、前記作業員タグの位置を作業員存在エリアとして出力し、前記作業員タグの前記作業機械に対する位置が前記検知対象エリアの外側である場合には、前記作業員タグの位置の確度が低いと判断し、前記検知対象エリアを前記作業員存在エリアとして出力し、前記GNSS受信装置から出力される前記作業機械の位置情報および前記タグ検知装置制御装置で取得した前記タグ検知情報に含まれる前記作業員タグの位置情報から、前記GNSS受信装置および前記作業員タグの前記GNSS受信部の少なくとも一方において位置情報の取得ができていないと判断される場合には、前記検知対象エリアを前記作業員存在エリアとするものとした。
 (5)また、上記の実施の形態では、上記(1)の作業機械において、前記作業機械の作業状態を検出する作業状態検出装置70を備え、前記制御装置60は、前記作業状態検出装置の検出結果に基づいて前記検知対象エリアおよび前記接近通知対象エリアを決定するとともに、前記タグ検知装置制御装置に対して前記検知対象エリアの情報を含む前記検知指令を出力し、前記作業状態検出装置の検出結果に応じた前記通知指令を生成して前記通知装置に出力するものとした。
 (6)また、上記の実施の形態では、上記(5)の作業機械において、前記車体本体は、下部走行体2と、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられ、前記多関節型の作業機の基端が取り付けられた上部旋回体3とを有し、前記作業状態検出装置70は、前記作業機の姿勢を検出する姿勢検出装置71と、前記作業機械の作動状態を検出する機械作動状態検出装置72とを備え、前記制御装置60は、前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記作業機械の上部旋回体の前記下部走行体に対する旋回中心から前記作業機の最も離れた端部までの距離である旋回半径を算出し、前記機械作動状態検出装置の検出結果に基づいて、前記作業機械の作動状態を判別し、算出された前記旋回半径と判別された前記作業機械の作動状態とを用いて前記検知対象エリアおよび前記接近通知対象エリアを決定するものとした。
 (7)また、上記の実施の形態では、上記(1)の作業機械において、前記通知装置80は、前記通知指令の一つである表示指令に基づいて視覚情報により前記作業員タグの位置および前記作業機械への接近を報知する表示装置81と、前記通知指令の他の一つである警報指令に基づいて聴覚情報により前記作業員タグの前記作業機械への接近を報知する警報装置82とを備え、前記制御装置60は、前記検知対象エリアと前記作業員タグの位置とを表示するように前記表示指令を生成して前記表示装置に出力し、前記接近通知対象エリアの内側に前記作業員タグが存在する場合に前記警報指令を生成して前記警報装置に出力するものとした。
 <付記>
 なお、上記の実施の形態においては、作業腕を有する作業機械として油圧ショベルやホイールローダを例示して説明したが、作業腕を有する作業機械であれば他の作業機械であっても本願発明を適用可能である。また、蒸気の実施の形態においては、エンジン等の原動機で油圧ポンプを駆動する一般的な油圧ショベルやホイールローダを例に挙げて説明したが、油圧ポンプをエンジン及びモータで駆動するハイブリッド式の油圧ショベルや、油圧ポンプをモータのみで駆動する電動式の油圧ショベルやホイールローダ等にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。
 また、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
 1…油圧ショベル、2…下部走行体、3…上部旋回体、4…運転室、5…操作レバー装置、6…フロント作業機、6A…ブーム、6B…アーム、6C…バケット、7…エンジンキースイッチ、8…ロックレバー、10…作業員接近通知システム、11…アイコン、11a,11b…クローラフレーム、12a,12b…クローラ、13a,13b…走行油圧モータ、16A…ブームシリンダ、16B…アームシリンダ、16C…バケットシリンダ、20…タグ検知装置、21,21A,21B…磁界発生装置、22…タグ情報受信装置、23…タグ検知装置制御装置、24…磁界信号生成部、25…磁界発生部、26…電波受信部、27…タグ情報抽出部、28…磁界発生指令部、29…検知情報出力部、31…旋回フレーム、32…旋回油圧モータ、33…エンジン、34…油圧ポンプ、35…コントロールバルブ、40…作業員タグ、41…磁界検出部、42…出力情報生成部、43…電波送信部、45…GNSS受信部、50…GNSS受信装置、51…GNSS受信アンテナ、52…GNSS位置情報生成部、60…制御装置、60A…演算部、60B…記憶部、61…検知警報エリア決定部、61A…旋回半径演算部、61B…作動状態判別部、61C…検知警報エリア演算部、62…作業員位置算出部、62A…作業員位置演算部、62B…作業員位置評価部、63…通知指令生成部、70…作業状態検出装置、71…姿勢検出装置、72…機械作動状態検出装置、75A~75C…姿勢センサ、77…キー状態検知センサ、78…ロック状態検知センサ、79…レバー操作量センサ、80…通知装置、81…表示装置、82…警報装置、650…警告表示、120…磁界信号、140…電波信号、221…磁界検知可能エリア、230,230A,230B…検知対象エリア、240,240A…作業員存在エリア、280…接近通知対象エリア、321…磁界発生装置設置位置情報記憶部、340…作業員情報記憶部、350…GNSS受信装置設置位置情報記憶部、410…車輪、410a…前輪、410b…後輪、421…磁界発生装置、430…ホイールローダ、431…車体本体、431a…前部車体(フロントフレーム)、431b…後部車体(リアフレーム)、436…運転室(キャブ)、436…運転室、437…エンジン室、441…リフトアーム、442…バケット、450…油圧作業装置、451…バケットシリンダ、452…リフトシリンダ、464…センタージョイント、475A,475B…姿勢センサ、550…GNSS受信装置

Claims (7)

  1.  走行装置が設けられた車体本体と、前記車体本体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材からなる多関節型の作業機と、前記作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置とを備えた作業機械において、
     前記車体本体に設けられ、前記作業機械の位置情報を取得するGNSS受信装置と、
     発生する磁界信号の発生元を識別するための磁界IDを含む磁界信号を発生させる、前記車体本体の予め定めた位置に固定された少なくとも1つの磁界発生装置と、
     前記作業機械のオペレータ及び前記作業機械の外部で作業を行う作業員に携帯される作業員タグであって、前記作業員タグの位置情報を取得するGNSS受信部を有し、前記磁界発生装置が発生する前記磁界信号を受信した場合に、少なくとも、受信した前記磁界信号に含まれる前記磁界IDと、前記磁界信号を受信した前記作業員タグが自身を識別するためのタグIDと、前記作業員タグの位置情報と、を含む電波信号を送信する少なくとも1つの作業員タグから発信する電波信号を受信するタグ情報受信装置と、
     前記磁界発生装置を検知指令により制御するとともに、前記タグ情報受信装置で受信した電波信号に含まれる情報を取得してタグ検知情報として出力するタグ検知装置制御装置と、
     前記作業機械に対する前記作業員タグの位置の検知対象とする検知対象エリアと前記検知対象エリアのうち前記作業員タグの接近通知の対象とする接近通知対象エリアとを決定し、前記作業機械の位置情報、前記作業員タグの位置情報、前記タグ検知装置制御装置で取得した前記タグ検知情報、及び、前記検知対象エリアに基づいて、前記作業員タグの位置を算出し、算出された前記作業員タグの位置に基づいて、前記接近通知対象エリアで前記作業員タグを検知した場合に、前記作業員タグを検知したことを前記作業機械のオペレータに通知するための通知指令を生成し、通知装置に出力する制御装置と
    を備えたことを特徴とする作業機械。
  2.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記制御装置は、前記GNSS受信装置で取得された前記作業機械の位置情報と、前記タグ検知装置制御装置から出力された前記タグ検知情報に含まれる作業員タグの位置情報とを用いて前記作業機械に対する前記作業員タグの位置を算出し、前記検知対象エリアに基づいて前記作業員タグの位置の確からしさを評価し、その評価結果に基づいて前記作業員タグの位置を算出することを特徴とする作業機械。
  3.  請求項2に記載の作業機械において、
     前記作業員タグは、受信した前記磁界信号に含まれる前記磁界ID、前記磁界信号を受信した前記作業員タグが自身を識別するためのタグID、及び、前記作業員タグの位置情報に加え、前記GNSS受信部で取得された前記作業員タグの位置情報の精度や信頼性の指標となる測位品質情報をさらに含む電波信号を送信し、
     前記タグ検知装置制御装置は、前記タグ情報受信装置で受信した電波信号に含まれる情報として、少なくとも前記タグID、前記作業員タグの位置情報、前記磁界ID、及び、前記測位品質情報を含む情報を取得してタグ検知情報として出力し、
     前記GNSS受信装置は、前記作業機械の位置情報に加え、前記GNSS受信装置で取得された前記作業機械の位置情報の精度や信頼性の指標となる測位品質情報を出力することを特徴とする作業機械。
  4.  請求項2に記載の作業機械において、
     前記制御装置は、
     前記作業員タグの前記作業機械に対する位置が前記検知対象エリアの内側である場合には、前記作業員タグの位置の確度が高いと判断し、前記作業員タグの位置を作業員存在エリアとし、
     前記作業員タグの前記作業機械に対する位置が前記検知対象エリアの外側である場合には、前記作業員タグの位置の確度が低いと判断し、前記検知対象エリアを前記作業員存在エリアとし、
     前記GNSS受信装置から出力される前記作業機械の位置情報および前記タグ検知装置制御装置で取得した前記タグ検知情報に含まれる前記作業員タグの位置情報から、前記GNSS受信装置および前記作業員タグの前記GNSS受信部の少なくとも一方において位置情報の取得ができていないと判断される場合には、前記検知対象エリアを前記作業員存在エリアとすることを特徴とする作業機械。
  5.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記作業機械の作業状態を検出する作業状態検出装置を備え、
     前記制御装置は、
     前記作業状態検出装置の検出結果に基づいて前記検知対象エリアおよび前記接近通知対象エリアを決定するとともに、前記タグ検知装置制御装置に対して前記検知対象エリアの情報を含む前記検知指令を出力し、
     前記作業状態検出装置の検出結果に応じた前記通知指令を生成して前記通知装置に出力することを特徴とする作業機械。
  6.  請求項5に記載の作業機械において、
     前記車体本体は、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられ、前記多関節型の作業機の基端が取り付けられた上部旋回体とを有し、
     前記作業状態検出装置は、
     前記作業機の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
     前記作業機械の作動状態を検出する機械作動状態検出装置とを備え、
     前記制御装置は、
     前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記作業機械の上部旋回体の前記下部走行体に対する旋回中心から前記作業機の最も離れた端部までの距離である旋回半径を算出し、
     前記機械作動状態検出装置の検出結果に基づいて、前記作業機械の作動状態を判別し、
     算出された前記旋回半径と判別された前記作業機械の作動状態とを用いて前記検知対象エリアおよび前記接近通知対象エリアを決定することを特徴とする作業機械。
  7.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記通知装置は、
     前記通知指令の一つである表示指令に基づいて視覚情報により前記作業員タグの位置および前記作業機械への接近を報知する表示装置と、
     前記通知指令の他の一つである警報指令に基づいて聴覚情報により前記作業員タグの前記作業機械への接近を報知する警報装置とを備え、
     前記制御装置は、前記検知対象エリアと前記作業員タグの位置とを表示するように前記表示指令を生成して前記表示装置に出力し、前記接近通知対象エリアの内側に前記作業員タグが存在する場合に前記警報指令を生成して前記警報装置に出力することを特徴とする作業機械。
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