WO2020080264A1 - 油圧ショベル - Google Patents

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WO2020080264A1
WO2020080264A1 PCT/JP2019/040110 JP2019040110W WO2020080264A1 WO 2020080264 A1 WO2020080264 A1 WO 2020080264A1 JP 2019040110 W JP2019040110 W JP 2019040110W WO 2020080264 A1 WO2020080264 A1 WO 2020080264A1
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WO
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controller
hydraulic excavator
operating
notification
lock lever
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/040110
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English (en)
French (fr)
Inventor
彩図 片山
溝口 和彦
英信 束田
恵一郎 中村
真一 笹▲崎▼
直樹 萩原
Original Assignee
日立建機株式会社
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Publication date
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Priority to CN201980053765.2A priority patent/CN112567103B/zh
Priority to KR1020217004783A priority patent/KR102508279B1/ko
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/261Surveying the work-site to be treated
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/10Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
    • E02F9/12Slewing or traversing gears
    • E02F9/121Turntables, i.e. structure rotatable about 360°
    • E02F9/123Drives or control devices specially adapted therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2004Control mechanisms, e.g. control levers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2285Pilot-operated systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
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    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/24Safety devices, e.g. for preventing overload
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic excavator capable of detecting surrounding obstacles based on a camera image.
  • the hydraulic excavator detects obstacles around the upper revolving structure with a camera or millimeter-wave radar, and when an obstacle is detected, a monitor (display device) or alarm device informs the operator of that fact.
  • a monitor display device
  • alarm device informs the operator of that fact.
  • a camera and a display device are provided, the relative position between an obstacle and a shovel detected using a camera image is calculated, and in the surroundings of the shovel based on the posture and movement of the shovel.
  • the danger area is calculated, the contact danger level is set for obstacles existing within the danger area, the camera image is converted into an overhead image centered on the shovel, and the obstacle with the highest contact danger degree is set.
  • a hydraulic excavator that creates an image of a bird's-eye view image from the viewpoint set above and that includes an image of the excavator and all of the dangerous area, and displays the created image on a display device.
  • the obstacle notification function by the monitor or alarm device may be stopped under certain conditions.
  • the alarm function once stopped is restored for the purpose of resuming work, etc.
  • the hydraulic excavator is operated by the operator's operation or the hydraulic excavator is moving due to inertia etc. even when it is not operated, Even if there is no obstacle at the point, unnecessary notification may occur due to the movement of the hydraulic excavator, which may make the operator feel annoyed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a hydraulic excavator that can reduce unnecessary notification due to movement of the hydraulic excavator.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above problems.
  • a lower traveling body, an upper revolving body rotatably attached to an upper portion of the lower traveling body, and an upper revolving body are provided.
  • a lock lever that can be switched to one of a lock release position that permits operation of the operation target by the operation device, a camera that is attached to the upper revolving structure and captures an image around the upper revolving structure, A controller for detecting an obstacle existing around the upper swing body based on the image, and an obstacle detected by the controller
  • the hydraulic excavator provided with a notification device for notifying that the controller is in the non-operation state when the lock lever is in the unlocked position and when the controller is activated. Allows the notification by the notification device, and when the lock lever is in the unlocked position and the operating device changes from the operating state to the non-operating state, the notification is given when the non-operating state continues for a predetermined time. Notification by the device shall be permitted.
  • a hydraulic excavator including a bucket as a working tool (attachment) at the tip of the working device is exemplified below as the working machine
  • the present invention may be applied to a working machine including an attachment other than the bucket.
  • a multi-joint type work device configured by connecting a plurality of link members (attachment, boom, arm, etc.), it can be applied to work machines other than hydraulic excavators.
  • an uppercase letter of the alphabet may be added to the end of the reference numeral, but the uppercase letter of the alphabet is omitted and the plurality of constituent elements are collectively described.
  • the same three pumps 190a, 190b, 190c exist these may be collectively referred to as a pump 190.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a hydraulic excavator 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of a driver's cab 106 in the hydraulic excavator 1
  • FIG. 3 is a mounting position of a camera attached to the hydraulic excavator 1 and its mounting position.
  • FIG. 4 is a bird's-eye view of the hydraulic excavator 1 showing the viewing angle
  • FIG. 4 is a diagram showing the hydraulic drive system of the hydraulic excavator 1 together with the controller 40.
  • the same parts are designated by the same reference numerals.
  • the hydraulic excavator 1 is composed of an articulated front working device 1A and a vehicle body (machine body) 1B.
  • the vehicle body (machine body) 1B is attached to the lower traveling body 11 that is driven by the crawler tracks driven by the left and right traveling hydraulic motors 3a and 3b, and is attached to the upper portion of the lower traveling body 11 and is driven by the swing hydraulic motor 4 (see FIG. 4).
  • an upper revolving superstructure 12 which can be swung left and right.
  • the front working device 1A is configured by connecting a plurality of front members (boom 8, arm 9, and bucket 10) that rotate in the vertical direction, respectively.
  • the base end of the boom 8 is rotatably supported at the front part of the upper swing body 12 via a boom pin.
  • a base end of an arm 9 is rotatably connected to a tip end of the boom 8 via an arm pin, and a base end of a bucket 10 is rotatably connected to a tip end of the arm 9 via a bucket pin.
  • the boom 8 is driven by the boom cylinder 5, the arm 9 is driven by the arm cylinder 6, and the bucket 10 is driven by the bucket cylinder 7.
  • An IMU (IMU: Inertial Measurement Unit) 33 is attached to the upper revolving structure 12 as a speed sensor (revolving speed measuring sensor) for detecting the speed of the upper revolving structure 12.
  • a left side camera 201, a right side camera 202, and a rear camera 203 are installed on the upper revolving structure 12 as cameras for capturing an image (video) of the surroundings of the hydraulic excavator 1.
  • the left side camera 201 is for taking an image of the left side area S1 of the upper swing body 12, and is installed on the left side of the upper swing body 12.
  • the right side camera 202 is for taking an image of the right side area S2 of the upper swing body 12, and is installed on the right side of the upper swing body 12.
  • the rear camera 203 is for taking an image of the rear area S3 of the upper swing body 12, and is installed behind the upper swing body 12.
  • a front camera may be installed in front of the upper swing body 12, for example, directly below the boom 8.
  • a controller 40 (see FIG. 4) is mounted on the upper swing body 12 as a control device that controls various controls of the hydraulic excavator 1. Although details will be described later, the controller 40 of the present embodiment detects an obstacle (moving body) existing around the hydraulic excavator 1 based on images (camera images) taken by the three cameras 201, 202, and 203. The obstacle detection process is performed.
  • the controller 40 has, as its hardware configuration, an arithmetic processing device (for example, CPU), a storage device (for example, semiconductor memory such as ROM and RAM, a magnetic storage device such as a hard disk drive), and an interface (input / output device).
  • a program (software) that is configured and stored in advance in the storage device is executed by the operation processing device, and the operation result is output as a signal from the interface.
  • An operating device 47a for operating the traveling right hydraulic motor 3a (lower traveling body 11) has a traveling right lever 23a (FIG. 2) in the cab 106 provided in front of the upper swing body 12.
  • An operating device 47b for operating the traveling left hydraulic motor 3b (lower traveling body 11) having a traveling left lever 23b (FIG. 2), and an operating right lever 22a (FIG. 2) in common.
  • the operation devices 45a and 46a for operating the boom cylinder 5 (boom 8) and the bucket cylinder 7 (bucket 10) share the operation left lever 22b (FIG. 2), and the arm cylinder 6 (arm 9) and Operating devices 45b and 46b (FIG.
  • the operation right lever 22a, the operation left lever 22b, the traveling right lever 23a, and the traveling left lever 23b may be collectively referred to as the operation levers 22 and 23.
  • a switching position (a position where the operation levers 22 and 23 cannot be operated) and a lock release position where the operation levers 22 and 23 are permitted to operate is a switching position (position).
  • a switching position position where the operation levers 22 and 23 cannot be operated
  • a lock release position where the operation levers 22 and 23 are permitted to operate
  • the lock lever sensor 116 outputs a signal indicating switching position information (position) of the lock lever 401 to the controller 40.
  • this signal indicates the unlocked position, it indicates that the operator can operate the operation target including the lower traveling structure 11, the upper revolving structure 12 and the front working device 1A.
  • the lock position is shown, it means that the operator cannot operate the operation target.
  • a monitor 301 that displays the position of an obstacle detected by the controller 40 based on the camera image on the camera image, and an alarm when an alarm output command is input from the controller 40
  • a speaker 302 as an alarm device for outputting is provided.
  • the monitor 301 and the speaker 302 can function as an informing device for informing that an obstacle is detected by the controller 40.
  • the hydraulic pump 2 is a variable displacement pump whose displacement is controlled by the regulator 2a
  • the pilot pump 48 is a fixed displacement pump.
  • a shuttle block 162 is provided in the middle of the pilot lines 144a, 144b, 145a, 145b, 146a, 146b, 147a, 147b, 148a, 148b, 149a, 149b.
  • the hydraulic signals output from the operating devices 45, 46, 47 are also input to the regulator 2a via the shuttle block 162.
  • a hydraulic signal is input to the regulator 2a via the shuttle block 162, and the discharge flow rate of the hydraulic pump 2 is controlled according to the hydraulic signal.
  • the pump line 150 which is the discharge pipe of the pilot pump 48, is branched into a plurality of parts and connected to the operating devices 45, 46, 47 and each valve in the front control hydraulic unit 160.
  • the lock valve 39 is an electromagnetic switching valve in this example, and its electromagnetic drive unit is electrically connected to a lock lever sensor 116 which is a position detector of a lock lever 401 arranged in the operator's cab 106. The position of the lock lever 401 is detected by the lock lever sensor 116, and the lock lever sensor 116 inputs a signal corresponding to the position of the lock lever 401 to the lock valve 39.
  • the lock valve 39 is closed to shut off the pump line 150, and if it is in the unlock position, the lock valve 39 is opened and the pump line 150 is opened. That is, when the pump line 150 is shut off, the operation by the operating devices 45, 46, 47 is invalidated, and operations such as turning and excavation are prohibited.
  • the operating devices 45, 46, 47 are of the hydraulic pilot type, and the operation amount (for example, lever stroke) of the operating levers 22, 23 operated by the operator based on the pressure oil discharged from the pilot pump 48, respectively. Generates pilot pressure (sometimes referred to as operating pressure) according to the operating direction. The pilot pressure thus generated is supplied to the hydraulic drive units 150a to 155b of the corresponding flow control valves 15a to 15f via the pilot lines 144a to 149b, and is used as a control signal for driving these flow control valves 15a to 15f. To be done.
  • the pilot lines 144a to 149b are provided with pressure sensors 70a to 75b, respectively.
  • the pressure sensors 70a to 75b detect pilot pressures generated in the pilot lines 144a to 149b and output them to the controller 40, and function as operation amount sensors of the operation devices 45, 46, and 47.
  • the pressure sensors 70, 71, 72 for detecting the pilot pressure (operation amount) of the hydraulic cylinders 5, 6, 7 for driving the front working device 1A are generically referred to as a front operation measurement sensor 115, and the upper swing body 12 is driven.
  • the pressure sensor 73 that detects the pilot pressure of the hydraulic motor 4 is referred to as a turning operation measurement sensor 114, and the pressure sensors 74 and 75 that detect the pilot pressure of the hydraulic motors 3a and 3b that drive the lower traveling body 11 are the traveling operation measurement sensors. It may be collectively referred to as 113.
  • the pressure oil (working oil) discharged from the hydraulic pump 2 passes through the flow rate control valves 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f to the traveling right hydraulic motor 3a, the traveling left hydraulic motor 3b, the swing hydraulic motor 4, the boom. It is supplied to the cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7.
  • the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7 are driven to expand and contract by the supplied pressure oil, whereby the boom 8, the arm 9, and the bucket 10 rotate, respectively, and the position and posture of the bucket 10 change.
  • the turning hydraulic motor 4 is rotationally driven by the supplied pressure oil, whereby the upper turning body 12 turns with respect to the lower traveling body 11.
  • the traveling right hydraulic motor 3a and the traveling left hydraulic motor 3b are rotationally driven by the supplied pressure oil, so that the lower traveling body 11 travels.
  • the traveling hydraulic motor 3, the swing hydraulic motor 4, the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7 may be collectively referred to as a hydraulic actuator 3-7.
  • FIG. 5 is a system configuration diagram of the controller 40 and the input / output device related to the controller 40. Inside the controller 40 in the figure, the functions of programs installed in the controller 40 are shown in a block diagram.
  • the controller 40 includes cameras 201, 202, 203, a traveling operation measurement sensor 113, a turning operation measurement sensor 114, a front operation measurement sensor 115, a lock lever sensor 116, a turning speed measurement sensor 33, and a monitor 301.
  • Speaker 302 is connected.
  • the controller 40 controls the ON / OFF state of the engine 18 that drives the hydraulic pump 2 that supplies hydraulic oil to the plurality of hydraulic actuators 3-7 that drive the lower traveling structure 11, the upper revolving structure 12, and the front working device 1A. It is possible to obtain information (ON / OFF information) indicating the value from a sensor (not shown).
  • the ON state / OFF state of the engine 18 may be determined from the position (OFF position, ON position, START position) of a key switch (not shown) used to ignite and stop the engine 18.
  • the controller 40 is activated, and then the position of the key switch is output to the controller 40 as a signal.
  • the controller 40 includes a vehicle body operation state determination unit 5002, a bird's-eye view image creation unit 5005, a moving obstacle detection unit 5007, a time measurement unit 5009, a predetermined time determination unit 5003, an output video creation unit 5008, and an alarm output determination. It functions as the unit 5004.
  • the vehicle body operating state determination unit 5002 receives detection signals (voltage values) from the measurement sensors 113, 114, 115 and the lock lever sensor 116, and the operating devices 45, 46, 47 (operating levers 22, 23) are in the operating state and non-operating state. In addition to determining which state the switch lever is in, it determines whether the switching position of the lock lever 401 is the lock position or the lock release position. The vehicle body operation state determination unit 5002 outputs the determination result to the time measurement unit 5009 and the alarm output determination unit 5004.
  • the bird's-eye view image creation unit 5005 uses a bird's-eye view image 701 centering on the hydraulic excavator 1 based on the images (time-series data of still images) of the regions S1, S2, S3 captured by the cameras 201, 202, 203 (see FIG. 7). ) Is created and the overhead video is output to the output video creation unit 5008.
  • FIG. 7 shows an example of the screen of the monitor 301.
  • the bird's-eye view image 701 is, for example, when a reference point is set at the turning center of the hydraulic excavator 1 and the work site is viewed from a position directly above the reference point (that is, immediately above the hydraulic excavator).
  • the images corresponding to the plan view obtained in (1) are created by converting and combining the images of the three cameras 201, 202, 203.
  • An icon 702 schematically showing a top view of the hydraulic excavator 1 is arranged at the center of the overhead view image 701 in FIG. 7.
  • the moving obstacle detection unit 5007 detects a moving obstacle from the luminance change of each pixel in each frame based on the images (time-series data of still images) of the regions S1, S2, S3 captured by the cameras 201, 202, 203. Is stored, and the coordinates of the detected moving obstacle on the bird's-eye view image are stored and output to the alarm output determination unit 5004.
  • the moving obstacle detection unit 5007 can detect the moving obstacle, for example, as follows. That is, first, the time-series data of the input images from the cameras 201, 202, and 203 immediately before or n frames before, an image obtained by separately capturing an image without an obstacle, and the like are input as background images. Then, a difference image for each pixel is created by using the time-series data of the input image and the background image, and in the created difference image, the part where the brightness is less than a predetermined threshold value is set to 0, and the part above it is set to 1 or more. Binarization processing is performed to extract a changing area of the obstacle. Next, it is determined whether or not the extracted change region has a portion whose area is equal to or larger than a predetermined threshold value. If there is a portion whose area is equal to or larger than the threshold in the change area, it is determined that there is an obstacle area, and if there is only a portion that is less than the threshold, it is determined that there is no obstacle.
  • the time measuring unit 5009 based on the determination result of the vehicle body operating state determining unit 5002, the time period during which the operating devices 45, 46, 47 (operating levers 22, 23) remain in the non-operating state (non-operating duration time) T2. Is a part that executes the process of measuring and outputs the result to the alarm output determination unit 5004.
  • the initial value of the non-operation duration T2 when the controller 40 is activated is larger than a predetermined time (non-operation continuation required time) T1 described later (for example, ⁇ ).
  • the predetermined time determination unit 5003 inputs the turning speed (angular speed) of the upper-part turning body 12 from the turning speed measurement sensor (IMU) 33, and calculates a predetermined time (necessary duration of non-operation) T1 based on the turning speed. Is executed and the result is output to the alarm output determination unit 5004.
  • the predetermined time (necessary duration of non-operation) T1 allows the notification by the speaker 302 when the lock lever 401 is in the unlocked position and when the operating devices 45, 46, 47 change from the operating state to the non-operating state. This is the duration of the non-operation state required for the purpose.
  • the predetermined time determination unit 5003 of this embodiment calculates a predetermined time (non-operation continuation required time) T1 from the turning speed based on the table shown in FIG. As shown in this figure, the relationship between the turning speed and the predetermined time T1 is set so that the predetermined time T1 monotonically increases as the turning speed increases. In the example of FIG. 9, the turning speed and the predetermined time T1 have a direct proportional relationship, but if the predetermined time T1 monotonically increases as the turning speed increases, other relationships such as curves and stair graphs may be used. You may specify.
  • the value of the predetermined time T1 is 0 when the turning speed is 0, but a value larger than 0 is set, and the predetermined time T1 is set to monotonically increase as the turning speed increases. May be.
  • the policy for setting the size of the predetermined time T1 when the turning speed is 0 is that when the operation levers 22 and 23 input an operation other than the turning operation, the operation of the front working device 1A and the operation of the lower traveling structure 11 are performed.
  • the upper swing body 12 may shake, but when the operating levers 22 and 23 are changed from the operated state to the non-operated state (neutral position), the predetermined time T1 is greater than the maximum time required for the shaking to stop. Is preferably set.
  • the output image creation unit 5008 outputs to the monitor 23 based on the coordinates of the moving obstacle detected on the bird's-eye view image 701 by the moving obstacle detection unit 5007 and the bird's-eye view image 701 created by the bird's-eye view image creation unit 5005. This is the part that performs the process of creating video.
  • the output image creation unit 5008 indicates the position of the moving obstacle on the bird's-eye view image 701. A person 705 as a moving obstacle is photographed on the bird's-eye view image 701 of the monitor 301 in FIG.
  • the output image creating unit 5008 determines that the moving obstacle is located at the position of the person 705 based on the coordinates calculated by the moving obstacle detecting unit 5007.
  • a graphic (circle in the example of FIG. 7) 704 indicating that it exists is displayed. The display and non-display of the graphic 704 can be changed by setting.
  • the alarm output determination unit 5004 determines the non-operation duration time T2 and the predetermined time T1, the detection signal of the lock lever sensor 116 (the switching position of the lock lever 401), and the detection result of the moving obstacle by the moving obstacle detection unit 5007. Based on this, it is a part that determines whether or not to output an alarm from the speaker 302, and controls the audio output from the speaker 302 based on the determination result. If the alarm output determination unit 5004 determines to output an alarm, the notification flag in the flowchart (see FIGS. 6A and 6B) described below is set to ON, and if it is determined that the alarm is not output, the notification flag is OFF. Is set to.
  • controller 40- 6A and 6B are flowcharts of the internal processing of the controller 40 according to the embodiment of the present invention.
  • the steps denoted by reference numerals A and B in FIG. 6A are connected to the steps denoted by the same reference numerals A and B in FIG. 6B.
  • the cameras 201, 202, 203 start image acquisition and the processing is executed in the order of this flowchart.
  • the controller 40 (moving obstacle detection unit 5007 and bird's-eye view image creation unit 5005) acquires images from all the cameras 201, 202, and 203.
  • the controller 40 detects the presence or absence of a moving obstacle based on the image acquired in S601, stores the detection result, and when the moving obstacle is detected, The coordinates of the moving obstacle on the overhead view image 701 are stored.
  • the controller 40 (overview image creation unit 5005) creates an overview image 701 based on the image acquired in S601.
  • the controller 40 determines whether or not the position of the lock lever 401 is at the lock position based on the signal from the lock lever sensor 116. If it is determined that the lock lever 401 is in the lock position, the lock state flag is set to ON (S620), and the process proceeds to S611. On the other hand, when it is determined that the lock lever 401 is in the unlocked position, the lock state flag is set to OFF (S605), and the process proceeds to S607.
  • the controller 40 acquires the traveling operation pressure TrPi, the turning operation pressure SwPi, and the front operation pressure FrPi from the traveling operation measurement sensor 113, the turning operation measurement sensor 114, and the front operation measurement sensor 115. To do.
  • the controller 40 determines in S608, S609, S610 whether the operation determination thresholds Pi1, Pi2, Pi3 or less. To judge. If any of the operating pressures TrPi, SwPi, FrPi exceeds the comparison thresholds Pi1, Pi2, Pi3, the process proceeds to S626 (see FIG. 6B), and any operating pressure TrPi, SwPi, FrPi has a threshold Pi1. , Pi2, Pi3 or less, the process proceeds to S611.
  • the controller 40 (time measuring unit 5009) resets the non-operation duration time T2 to zero and proceeds to S623.
  • the controller 40 calculates the turning speed from the signal of the turning speed measurement sensor 33, and proceeds to S612 (refer to FIG. 6B).
  • the controller 40 calculates the predetermined time T1 using the turning speed acquired in S611 and the table of FIG. 9, and proceeds to S613.
  • the controller 40 (time measuring unit 5009) counts the non-operation duration time T2, and proceeds to S614.
  • the controller 40 (time measuring unit 5009) starts counting the non-operation duration time T2, but the non-operation duration time T2 is not zero in step S613.
  • the counting of the non-operation duration time T2 is continued.
  • the output video creation unit 5008 indicates that fact on the screen of the monitor 23.
  • the icon 703 (see FIG. 7) may be displayed.
  • the controller 40 moves from the images (time-series data of camera images) taken by the cameras 201, 202, and 203 in the obstacle detection processing of the mobile obstacle detection unit 5007 in S602. It is determined whether or not an obstacle has been detected. If even one moving obstacle is detected, the process proceeds to S615, and if no moving obstacle is detected, the process proceeds to S623.
  • the controller 40 determines whether the non-operation duration time T2 counted in S613 exceeds the predetermined time T1 determined in S612. If the non-operation duration T2 is longer than the predetermined time T1, the process proceeds to S616, and if the non-operation duration T2 is less than or equal to the predetermined time T1, the process proceeds to S623.
  • the controller 40 determines whether the lock state flag set at S603 and 604 is set to OFF. Here, if the lock state flag is OFF, the process proceeds to S617, and if it is ON, the process proceeds to S621.
  • the controller 40 (alarm output determination unit 5004) sets the notification flag to ON and permits the speaker 302 to output an alarm sound. As a result, an alarm sound is output from the speaker 302, the operator (operator) of the hydraulic excavator 1 is notified of the presence of the moving obstacle (S618), and the process proceeds to S619.
  • the controller 40 (alarm output determination unit 5004) sets the notification flag to OFF and prohibits the alarm sound output from the speaker 302. As a result, the output of the alarm sound from the speaker 302 is stopped or the output stop state is continued (S622), and the process proceeds to S619.
  • the controller 40 (alarm output determination unit 5004) sets the notification flag to OFF and prohibits the alarm sound output from the speaker 302. As a result, the output of the alarm sound from the speaker 302 is stopped or the output stop state is continued (S624), and the process proceeds to S625.
  • the controller 40 synthesizes the detection result (figure 704) of the moving obstacle into the bird's-eye view image 701, outputs it to the monitor 23, and returns to the first process S601.
  • the controller 40 outputs only the overhead view image 701 to the monitor 23 without synthesizing the detection result (figure 704) of the moving obstacle in the overhead view image 701, and then proceeds to the first process S601. Return.
  • the operation / effect of the hydraulic excavator 1 configured as described above will be described based on the situation shown in FIG.
  • the diagram shown in (a) of the upper stage of FIG. 8 is a timing chart showing the presence / absence of an input (operating state / non-operating state) to the operating levers 22 and 23, and the diagram shown in (b) of the middle stage is an alarm.
  • 9 is a timing chart showing the ON / OFF change of the notification flag by the output determination unit 5004, and the diagram shown in (c) at the bottom shows the presence or absence of a moving obstacle within the shooting range of the cameras 201, 202, 203. It is a timing chart. As shown on the right side of FIG.
  • the key switch is switched from the OFF position to the ON position at time 0, the operation of the operation levers 22 and 23 is started at time t1, and the operation of the operation levers 22 and 23 is ended at time t2. It is assumed that the key switch is switched from the ON position to the OFF position after time t4. At this time, as shown in (c), the moving obstacle appears within the shooting range of the cameras 201, 202, and 203 from time 0 to time t1, and then at time t4, the shooting of the cameras 201, 202, and 203 is performed. Out of range.
  • the speaker 302 notifies the user (S618), and the graphic 704 indicating the position of the moving obstacle is displayed on the bird's-eye view image of the monitor 301 (S619).
  • the operator can easily recognize the presence of the moving obstacle by the alarm of the speaker 302 and the image of the monitor 301 at the timing when the surroundings of the vehicle body need to be checked before starting the work.
  • the notification flag is still held OFF (S623), and the status immediately before time t2 is maintained for the notification by the speaker 302 and the monitor 301. After that, since the turning speed of the upper-part turning body 12 approaches ⁇ a to zero over time, the predetermined time T1 similarly approaches zero.
  • Time t3 At time t3, the non-operation duration time T2 becomes longer than the predetermined time T1 (that is, the upper swing body 12 has stopped), so the processing of the controller 40 proceeds from S615 to S617 via 616, and the notification flag is set to ON again. To be done. That is, since the state immediately before the time t1 at which the operation of the operation levers 22 and 23 is started is restored, the notification by the speaker 302 is permitted (S618) and the figure showing the position of the moving obstacle on the bird's-eye view image of the monitor 301. The display of 704 is also permitted (S619). At this time, since the upper revolving structure 12 is stationary, unnecessary moving obstacles are not detected and the operator is not bothered.
  • the operator uses the alarm of the speaker 302 and the image of the monitor 301 to detect the moving obstacle. Can easily recognize the existence of.
  • the controller 40 operates the operating devices 45, 46, 47 (the operating levers 22, 23 when the lock lever 401 is in the unlocked position and when the controller 40 is activated). ) Is held in the non-operation state, the notification by the speaker (notification device) 302 is permitted, and when the lock lever 401 is in the unlocked position and the operation devices 45, 46, 47 (operation levers 22, 23). When is changed from the operating state to the non-operating state, the notification by the speaker (informing device) 302 is permitted when the non-operating state continues for a predetermined time T1.
  • the operator can easily recognize the presence of the moving obstacle by the notification from the speaker 302 at a timing after the activation of the controller 40 and before the start of work before the work is started. Further, when the operating devices 45, 46, 47 (the operating levers 22, 23) are returned from the operated state to the non-operated state, the speaker 302 gives a notification after the upper swing body 12 has stopped. It is possible to prevent unnecessary notification to the operator and prevent the operator from feeling uncomfortable.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications within the scope of the invention.
  • the present invention is not limited to those having all the configurations described in the above-described embodiments, and includes those in which a part of the configuration is deleted. Further, part of the configuration according to one embodiment can be added or replaced with the configuration according to another embodiment.
  • the predetermined time T1 is calculated based on the turning speed at that time, but the predetermined time T1 may use a preset value regardless of the magnitude of the turning speed. In this case, for example, the time required from when the turning operation by the operation lever 22b is stopped to when the upper turning body 12 is stationary at the time when the turning speed is maximum can be measured, and the time can be set as the predetermined time T1. . Further, a configuration may be adopted in which the predetermined time T1 is determined from the turning speed at a certain timing (for example, when the operation levers 22 and 23 change from the operated state to the non-operated state).
  • the predetermined time T1 is determined from the turning speed, but the IMU detects the pitching (longitudinal vibration) and rolling (horizontal vibration) of the upper revolving superstructure 12 due to the operation of the operation levers 22 and 23.
  • the predetermined time T1 may be determined based on the time required for the upper revolving superstructure 12 to decay and stop.
  • ON / OFF of the output of the alarm sound by the speaker 302 is controlled based on ON / OFF of the notification flag, but instead of this, ON / OFF of the position display of the moving obstacle on the monitor 301 is controlled. May be. That is, instead of the speaker 302, the monitor 301 may be used as a notification device.
  • each configuration of the controller 40, functions of each configuration, execution processing, and the like are partially or entirely realized by hardware (for example, a logic for executing each function is designed by an integrated circuit). May be.
  • the configuration related to the controller 40 may be a program (software) that realizes each function related to the configuration of the controller 40 by being read and executed by an arithmetic processing unit (for example, a CPU).
  • Information related to the program can be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, SSD, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), a recording medium (magnetic disk, optical disk, etc.), and the like.
  • control line and the information line are shown to be necessary for the description of the embodiment, but not all the control lines and information lines related to the product. Does not necessarily indicate. In reality, it can be considered that almost all the configurations are connected to each other.

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Abstract

上部旋回体に取り付けられ周囲の画像を撮影する複数のカメラと,そのカメラ画像に基づいて上部旋回体の周囲に存在する障害物を検出するコントローラと,コントローラによって障害物が検出されたときにその旨を報知するスピーカとを油圧ショベルに備える。コントローラは,ロックレバーがロック解除位置にある場合かつコントローラの起動時から操作レバーが非操作状態に保持されている場合にはスピーカによる報知を許可し,ロックレバーがロック解除位置にある場合かつ操作レバーが操作状態から非操作状態に変化した場合にはその非操作状態が所定時間以上継続したときにスピーカによる報知を許可する。

Description

油圧ショベル
 本発明はカメラ画像に基づいて周囲の障害物が検出可能な油圧ショベルに関する。
 油圧ショベルには,カメラやミリ波レーダ等で上部旋回体の周囲の障害物を検出し,障害物が検出された場合にはモニタ(表示装置)や警報装置でその旨をオペレータに報知する周囲監視システムを備えるものがある。
 例えば,特許文献1には,カメラと,表示装置とを備え,カメラ画像を利用して検出された障害物とショベルとの相対位置を算出し,ショベルの姿勢及び動作に基づいてショベルの周囲における危険範囲を算出し,その危険範囲内に存在する障害物に対して接触危険度を設定し,カメラ画像をショベル中心とする俯瞰画像に変換し,最も高い接触危険度が設定された障害物の上方に設定された視点から俯瞰画像を俯瞰した画像であってショベルと危険範囲のすべてを含む画像を作成し,その作成した画像を表示装置に表示する油圧ショベルが開示されている。
国際公開第2012/53105号
 ところで,上記のような周囲監視システムを備えた油圧ショベルでは,或る条件下でモニタや警報装置による障害物の報知機能を停止する場合がある。このように一旦停止した報知機能を作業の再開等の目的で復帰させるとき,オペレータ操作により油圧ショベルが動作していたり,非操作状態であっても慣性等で油圧ショベルが動いていたりすると,周囲に障害物が存在しない場合であっても油圧ショベルの動きに起因した不要な報知が発生する可能性があり,オペレータに煩わしさを感じさせるおそれがある。
 本発明は上記事情に鑑みてなされてものであり,その目的は油圧ショベルの動きに起因した不要な報知を低減できる油圧ショベルを提供することにある。
 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,下部走行体と,前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と,前記上部旋回体に取り付けられたフロント作業装置と,前記下部走行体,前記上部旋回体及び前記フロント作業装置を含む操作対象を操作するための操作装置と,前記操作装置による前記操作対象の操作を不能にするロック位置と,前記操作装置による前記操作対象の操作を許可するロック解除位置とのいずれか一方に切り換えられるロックレバーと,前記上部旋回体に取り付けられ前記上部旋回体の周囲の画像を撮影するカメラと,前記画像に基づいて前記上部旋回体の周囲に存在する障害物を検出するコントローラと,前記コントローラによって障害物が検出されたときにその旨を報知する報知装置とを備えた油圧ショベルにおいて,前記コントローラは,前記ロックレバーがロック解除位置にある場合かつ前記コントローラの起動時から前記操作装置が非操作状態に保持されている場合には前記報知装置による報知を許可し,前記ロックレバーがロック解除位置にある場合かつ前記操作装置が操作状態から非操作状態に変化した場合にはその非操作状態が所定時間継続したときに前記報知装置による報知を許可するものとする。
 本発明によれば,油圧ショベルの動きに起因した不要な報知を低減できるので,オペレータに煩わしさを感じさせることを低減できる。
本発明の実施形態に係る油圧ショベル1の側面図である。 本発明の実施形態に係る油圧ショベル1の運転室106内の斜視図である。 本発明の実施形態に係る油圧ショベル1の上面図である。 本発明の実施形態に係る油圧ショベル1における油圧駆動システムの概略図である。 本発明の実施形態に係るコントローラ40の機能ブロック図である。 本特許の実施形態に係るコントローラ40の制御フロー図である。 本特許の実施形態に係るコントローラ40の制御フロー図である。 本特許の実施形態に係るモニタ301の表示画面の一例を示す図である。 操作レバーへの操作入力の有無,報知フラグのON/OFF,移動障害物の有無のタイミングチャートの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る旋回速度と所定時間T1の関係を規定するテーブルの一例を示す図である。
 以下,本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 
 なお,以下では,作業機械として,作業装置の先端の作業具(アタッチメント)としてバケットを備える油圧ショベルを例示するが,バケット以外のアタッチメントを備える作業機械に本発明を適用してもよい。また,複数のリンク部材(アタッチメント,ブーム,アーム等)を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば,油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。
 また,以下の説明では,同一の構成要素が複数存在する場合,符号の末尾にアルファベットの大文字を付すことがあるが,当該アルファベットの大文字を省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば,同一の3つのポンプ190a,190b,190cが存在するとき,これらをまとめてポンプ190と表記することがある。
 図1は本発明の実施形態に係る油圧ショベル1の構成図であり,図2は油圧ショベル1における運転室106の内部構成図,図3は油圧ショベル1に取り付けられたカメラの取付け位置及びその視野角を示す油圧ショベル1の俯瞰図,図4は油圧ショベル1の油圧駆動システムをコントローラ40とともに示した図である。なお,各図において同じ部分には同じ符号を付す。
 図1において,油圧ショベル1は,多関節型のフロント作業装置1Aと,車体(機械本体)1Bで構成されている。車体(機械本体)1Bは,左右の走行油圧モータ3a,3bが駆動する履帯によって走行する下部走行体11と,下部走行体11の上部に取り付けられ,旋回油圧モータ4(図4参照)に駆動された左右に旋回可能な上部旋回体12とからなる。
 フロント作業装置1A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8,アーム9及びバケット10)を連結して構成されている。ブーム8の基端は上部旋回体12の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム8の先端にはアームピンを介してアーム9の基端が回動可能に連結されており,アーム9の先端にはバケットピンを介してバケット10の基端が回動可能に連結されている。ブーム8はブームシリンダ5によって駆動され,アーム9はアームシリンダ6によって駆動され,バケット10はバケットシリンダ7によって駆動される。
 上部旋回体12には,上部旋回体12の速度を検出するための速度センサ(旋回速度計測センサ)としてIMU(IMU:Inertial Measurement Unit(慣性計測装置))33が取り付けられている。
 また,上部旋回体12には,図3の上面図に示すように,油圧ショベル1の周囲の画像(映像)を撮影するカメラとして,左側方カメラ201,右側方カメラ202,後方カメラ203が設置されている。左側方カメラ201は,上部旋回体12の左側方領域S1の画像を撮影するためのもので,上部旋回体12の左側方に設置されている。右側方カメラ202は,上部旋回体12の右側方領域S2の画像を撮影するためのもので,上部旋回体12の右側方に設置されている。後方カメラ203は,上部旋回体12の後方領域S3の画像を撮影するためのもので,上部旋回体12の後方に設置されている。なお,上部旋回体12の前方領域の画像を撮影するカメラとして,上部旋回体12の前方の例えばブーム8の真下に前方カメラを設置しても良い。
 上部旋回体12には油圧ショベル1の各種制御を司る制御装置としてコントローラ40(図4参照)が搭載されている。詳細は後述するが,本実施形態のコントローラ40は,3台のカメラ201,202,203が撮影した画像(カメラ画像)に基づいて油圧ショベル1の周囲に存在する障害物(移動体)を検出する障害物検出処理を実行可能に構成されている。なお,コントローラ40は,そのハードウェア構成として,演算処理装置(例えばCPU),記憶装置(例えば,ROM,RAM等の半導体メモリや,ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置),インターフェース(入出力装置)によって構成されており,記憶装置内に予め保存されているプログラム(ソフトウェア)を演算処理装置で実行して得た演算結果をインターフェースから信号として出力する。
 上部旋回体12の前方に設けられた運転室106内には,走行右レバー23a(図2)を有し走行右油圧モータ3a(下部走行体11)を操作するための操作装置47a(図4)と,走行左レバー23b(図2)を有し走行左油圧モータ3b(下部走行体11)を操作するための操作装置47b(図4)と,操作右レバー22a(図2)を共有しブームシリンダ5(ブーム8)及びバケットシリンダ7(バケット10)を操作するための操作装置45a,46a(図4)と,操作左レバー22b(図2)を共有しアームシリンダ6(アーム9)及び旋回油圧モータ4(上部旋回体12)を操作するための操作装置45b,46b(図4)が設置されている。以下では,操作右レバー22a,操作左レバー22b,走行右レバー23aおよび走行左レバー23bを操作レバー22,23と総称することがある。
 運転室106内における運転席の左側には,操作レバー22,23に操作を不能にするロック位置と,操作レバー22,23による操作を許可するロック解除位置とのいずれか一方の切り換え位置(ポジション)に切り換えられるロックレバー401と,ロックレバー401の切り換え位置がロック位置かロック解除位置のいずれであるかを検出するロックレバーセンサ116が設けられている。ロックレバーセンサ116はロックレバー401の切り換え位置情報(ポジション)を示す信号をコントローラ40に出力する。この信号がロック解除位置を示す場合は,オペレータによる下部走行体11,上部旋回体12及びフロント作業装置1Aを含む操作対象の操作が可能な状態であることを示す。反対に,ロック位置を示す場合は,オペレータによる上記の操作対象の操作が不能な状態であることを示す。
 運転室106内における運転席の右側には,コントローラ40がカメラ画像を基に検出した障害物の位置をカメラ画像上に表示するモニタ301と,コントローラ40から警報出力指令が入力されたとき警報を出力する警報装置としてのスピーカ302が設けられている。モニタ301とスピーカ302はコントローラ40によって障害物が検出されたときにその旨を報知する報知装置として機能し得る。
 図4において,上部旋回体12に搭載された原動機であるエンジン18は,油圧ポンプ2とパイロットポンプ48を駆動する。油圧ポンプ2はレギュレータ2aによって容量が制御される可変容量型ポンプであり,パイロットポンプ48は固定容量型ポンプである。本実施形態においては,図4に示すように,パイロットライン144a,144b,145a,145b,146a,146b,147a,147b,148a,148b,149a,149bの途中にシャトルブロック162が設けられている。操作装置45,46,47から出力された油圧信号が,シャトルブロック162を介してレギュレータ2aにも入力される。シャトルブロック162の詳細構成の説明は省略するが,油圧信号がシャトルブロック162を介してレギュレータ2aに入力されており,油圧ポンプ2の吐出流量が当該油圧信号に応じて制御される。
 パイロットポンプ48の吐出配管であるポンプライン150はロック弁39を通った後,複数に分岐して操作装置45,46,47,フロント制御用油圧ユニット160内の各弁に接続している。ロック弁39は本例では電磁切換弁であり,その電磁駆動部は運転室106に配置されたロックレバー401の位置検出器であるロックレバーセンサ116と電気的に接続されている。ロックレバー401のポジションはロックレバーセンサ116で検出され,そのロックレバーセンサ116からロック弁39に対してロックレバー401のポジションに応じた信号が入力される。ロックレバー401のポジションがロック位置にあればロック弁39が閉じてポンプライン150が遮断され,ロック解除位置にあればロック弁39が開いてポンプライン150が開通する。つまり,ポンプライン150が遮断された状態では操作装置45,46,47による操作が無効化され,旋回,掘削等の動作が禁止される。
 操作装置45,46,47は,油圧パイロット方式であり,パイロットポンプ48から吐出される圧油をもとに,それぞれオペレータにより操作される操作レバー22,23の操作量(例えば,レバーストローク)と操作方向に応じたパイロット圧(操作圧と称することがある)を発生する。このように発生したパイロット圧は,対応する流量制御弁15a~15fの油圧駆動部150a~155bにパイロットライン144a~149bを介して供給され,これら流量制御弁15a~15fを駆動する制御信号として利用される。
 パイロットライン144a~149bには,それぞれ圧力センサ70a~75bが設けられている。圧力センサ70a~75bは,各パイロットライン144a~149bに発生するパイロット圧を検出してコントローラ40に出力しており,操作装置45,46,47の操作量センサとして機能している。以下では,フロント作業装置1Aを駆動する油圧シリンダ5,6,7のパイロット圧(操作量)を検出する圧力センサ70,71,72をフロント操作計測センサ115と総称し,上部旋回体12を駆動する油圧モータ4のパイロット圧を検出する圧力センサ73を旋回操作計測センサ114と称し,下部走行体11を駆動する油圧モータ3a,3bのパイロット圧を検出する圧力センサ74,75を走行操作計測センサ113と総称することがある。
 油圧ポンプ2から吐出された圧油(作動油)は,流量制御弁15a,15b,15c,15d,15e,15fを介して走行右油圧モータ3a,走行左油圧モータ3b,旋回油圧モータ4,ブームシリンダ5,アームシリンダ6,バケットシリンダ7に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ5,アームシリンダ6,バケットシリンダ7が伸縮駆動することで,ブーム8,アーム9,バケット10がそれぞれ回動し,バケット10の位置及び姿勢が変化する。また,供給された圧油によって旋回油圧モータ4が回転駆動することで,下部走行体11に対して上部旋回体12が旋回する。そして,供給された圧油によって走行右油圧モータ3a,走行左油圧モータ3bが回転駆動することで,下部走行体11が走行する。以下では,走行油圧モータ3,旋回油圧モータ4,ブームシリンダ5,アームシリンダ6,バケットシリンダ7を油圧アクチュエータ3-7と総称することがある。
 -コントローラ40-
 図5はコントローラ40及びそれに関連する入出力装置のシステム構成図であり,図中のコントローラ40の内部にはコントローラ40が実装しているプログラムの機能をブロック図で示している。
 コントローラ40には,カメラ201,202,203と,走行操作計測センサ113と,旋回操作計測センサ114と,フロント操作計測センサ115と,ロックレバーセンサ116と,旋回速度計測センサ33と,モニタ301と,スピーカ302とが接続されている。
 また,コントローラ40は,下部走行体11,上部旋回体12及びフロント作業装置1Aを駆動する複数の油圧アクチュエータ3-7に作動油を供給する油圧ポンプ2を駆動するエンジン18のON状態/OFF状態を示す情報(ON/OFF情報)をセンサ(図示せず)から取得可能である。エンジン18のON状態/OFF状態は,エンジン18の点火と停止に利用されるキースイッチ(図示せず)の位置(OFF位置,ON位置,START位置)から判断しても良い。キースイッチをOFF位置からON位置に切り換えるとコントローラ40は起動し,その後,キースイッチの位置は信号としてコントローラ40に出力される。
 コントローラ40は,車体動作状態判定部5002と,俯瞰映像作成部5005と,移動障害物検出部5007と,時間計測部5009と,所定時間決定部5003と,出力映像作成部5008と,警報出力判定部5004として機能する。
 車体動作状態判定部5002は,計測センサ113,114,115とロックレバーセンサ116から検出信号(電圧値)を受け取り,操作装置45,46,47(操作レバー22,23)が操作状態と非操作状態のいずれであるかを判定するとともに,ロックレバー401の切り換え位置がロック位置とロック解除位置のいずれであるかを判定している。車体動作状態判定部5002はその判定結果を時間計測部5009及び警報出力判定部5004に出力する。
 俯瞰映像作成部5005は,カメラ201,202,203で撮影された領域S1,S2,S3の映像(静止画像の時系列データ)を基に油圧ショベル1を中心とする俯瞰映像701(図7参照)を作成し,その俯瞰映像を出力映像作成部5008に出力する処理を実行する部分である。図7にモニタ301の画面の一例を示す。この図に示すように,俯瞰映像701とは,例えば油圧ショベル1の旋回中心に基準点を設定し,作業現場を当該基準点の真上(すなわち油圧ショベルの真上)の位置から見たときに得られる平面図に相当する映像のことを示し,本実施の形態では3つのカメラ201,202,203の映像を変換及び合成することで作成される。図7の俯瞰映像701の中心には油圧ショベル1の上面図を模式的に示したアイコン702が配置されている。
 移動障害物検出部5007は,カメラ201,202,203で撮影された領域S1,S2,S3の映像(静止画像の時系列データ)を基に,フレーム毎の各画素の輝度変化から移動障害物を検出し,検出された移動障害物の俯瞰映像上の座標を記憶するとともに警報出力判定部5004に出力する処理を実行する部分である。
 移動障害物検出部5007による移動障害物の検出は例えば次のように行うことができる。すなわち,まず,直前又はnフレーム前におけるカメラ201,202,203からの入力画像の時系列データと,障害物が無い状態を別途撮影した画像等を背景画像として入力する。そして,入力画像の時系列データと背景画像を用いて画素毎の差分画像を作成し,その作成した差分画像において輝度が所定の閾値未満の部分を0とし,それ以上の部分を1以上にする2値化処理を行って障害物の変化領域を抽出する。次に抽出した変化領域に面積が所定の閾値以上の部分が有るか否かを判定する。変化領域に面積が閾値以上の部分がある場合には,障害物領域が存在すると判定し,閾値未満の部分しかない場合には障害物は存在しないと判定する。
 時間計測部5009は,車体動作状態判定部5002の判定結果に基づいて,操作装置45,46,47(操作レバー22,23)の非操作状態が継続している時間(非操作継続時間)T2を計測する処理を実行し,その結果を警報出力判定部5004に出力する部分である。コントローラ40の起動時(すなわち,キースイッチをOFF位置からON位置に切り換えた時)の非操作継続時間T2の初期値は後述の所定時間(非操作継続必要時間)T1よりも大きな値(例えば∞)に設定されており,エンジン始動時に操作装置22,23が非操作状態のときには後述の図6BのS615で必ずYESの判定がされるように(すなわちS616に進むように)構成されている。操作装置45,46,47が非操作状態から操作状態に変化した場合には時間計測部5009は非操作継続時間T2の計測をリセットする。
 所定時間決定部5003は,旋回速度計測センサ(IMU)33から上部旋回体12の旋回速度(角速度)を入力し,その旋回速度に基づいて所定時間(非操作継続必要時間)T1を演算する処理を実行し,その結果を警報出力判定部5004に出力する。所定時間(非操作継続必要時間)T1は,ロックレバー401がロック解除位置にある場合かつ操作装置45,46,47が操作状態から非操作状態に変化した場合に,スピーカ302による報知が許可されるために必要な非操作状態の継続時間である。
 本実施形態の所定時間決定部5003は図9に示したテーブルに基づいて旋回速度から所定時間(非操作継続必要時間)T1を演算している。この図に示すように旋回速度と所定時間T1の関係は,旋回速度の増加に伴って所定時間T1が単調に増加するように設定されている。なお,図9の例では旋回速度と所定時間T1は正比例の関係であるが,旋回速度の増加に伴って所定時間T1が単調に増加する関係であれば曲線や階段グラフなどで他の関係を規定しても良い。
 また,図9の例では旋回速度が0のとき所定時間T1の値は0になっているが,0より大きい値を設定し,旋回速度の増加とともに所定時間T1が単調増加するように設定しても良い。旋回速度が0のとき所定時間T1の大きさの設定の方針としては,操作レバー22,23で旋回操作以外の操作を入力したときに,フロント作業装置1Aの動作や下部走行体11の動作で上部旋回体12が揺れることがあるが,操作レバー22,23を操作状態から非操作状態(中立位置)に変化させた場合にその揺れが静止するまでに要する最大時間より大きい値に所定時間T1を設定することが好ましい。
 出力映像作成部5008は,移動障害物検出部5007で検出された移動障害物の俯瞰映像701上における座標と,俯瞰映像作成部5005で作成された俯瞰映像701とに基づいてモニタ23に出力する映像を作成する処理を行う部分である。この出力映像作成部5008により俯瞰映像701上に移動障害物が存在する位置が示される。図7のモニタ301の俯瞰映像701上には移動障害物である人705が撮影されている。この人705が移動障害物検出部5007によって移動障害物として検出された場合には,出力映像作成部5008は移動障害物検出部5007が演算した座標に基づいて人705の位置に移動障害物が存在することを示す図形(図7の例では円)704を表示する。図形704の表示と非表示は設定により変更可能である。
 警報出力判定部5004は,非操作継続時間T2及び所定時間T1と,ロックレバーセンサ116の検出信号(ロックレバー401の切り換え位置)と,移動障害物検出部5007による移動障害物の検出結果とに基づいて,スピーカ302による警報を出力するか否かを判定し,その判定結果に基づいてスピーカ302による音声出力を制御する部分である。警報出力判定部5004が警報を出力すると判定した場合には,後述するフローチャート(図6A,図6B参照)における報知フラグがONに設定され,警報を出力しないと判定した場合には報知フラグはOFFに設定される。
 -コントローラ40による処理のフローチャート-
 図6A及び図6Bは本発明の実施の形態に係るコントローラ40の内部処理のフローチャートである。図6A中の符号A,Bを付してステップは,図6B中で同じ符号A,Bを付したステップと繋がっている。
 キースイッチがOFF位置からON位置に切り換えられ,コントローラ40が起動するとカメラ201,202,203が映像取得を開始して当フローチャートの順に処理が実行される。
 S601では,コントローラ40(移動障害物検出部5007及び俯瞰映像作成部5005)は全てのカメラ201,202,203の映像を取得する。
 S602では,コントローラ40(移動障害物検出部5007)は,S601で取得した映像に基づいて移動障害物の有無を検出し,その検出結果を記憶するとともに,移動障害物が検出された場合には俯瞰映像701上の移動障害物の座標を記憶する。
 S603では,コントローラ40(俯瞰映像作成部5005)は,S601で取得した映像に基づいて俯瞰映像701を作成する。
 S604では,コントローラ40(車体動作状態判定部5002)は,ロックレバーセンサ116の信号に基づいてロックレバー401の位置がロック位置にあるか否かを判定する。ここでロックレバー401がロック位置にあると判定された場合にはロック状態フラグをONに設定(S620)してS611に進む。一方,ロックレバー401がロック解除位置にあると判定された場合にはロック状態フラグをOFFに設定(S605)してS607に進む。
 S607では,コントローラ40(車体動作状態判定部5002)は,走行操作計測センサ113,旋回操作計測センサ114,フロント操作計測センサ115から,走行操作圧TrPi,旋回操作圧SwPi,フロント操作圧FrPiを取得する。S607で取得した各操作圧TrPi,SwPi,FrPiに対して,コントローラ40(車体動作状態判定部5002)は,S608,S609,S610にて各操作判定しきい値Pi1,Pi2,Pi3以下か否かを判定する。いずれかの操作圧TrPi,SwPi,FrPiが比較対象となるしきい値Pi1,Pi2,Pi3を上回った場合はS626(図6B参照)へ進み,いずれの操作圧TrPi,SwPi,FrPiもしきい値Pi1,Pi2,Pi3以下であった場合はS611へと進む。
 S626(図6B参照)では,コントローラ40(時間計測部5009)は非操作継続時間T2をゼロにリセットしてS623に進む。
 S611(図6A参照)では,コントローラ40(所定時間決定部5003)は,旋回速度計測センサ33の信号から旋回速度を演算してS612(図6B参照)に進む。
 S612では,コントローラ40(所定時間決定部5003)は,S611で取得した旋回速度と図9のテーブルを利用して所定時間T1を演算してS613に進む。
 S613では,コントローラ40(時間計測部5009)は非操作継続時間T2をカウントしてS614に進む。非操作継続時間T2がゼロの状態でS613に到達した場合に,コントローラ40(時間計測部5009)は非操作継続時間T2のカウントを開始するが,非操作継続時間T2がゼロ以外の状態でS613に到達した場合には非操作継続時間T2のカウントを継続する。なお,非操作継続時間T2がゼロ以外の場合,すなわち操作装置45,46,47の非操作状態が継続している場合には,出力映像作成部5008によってモニタ23の画面上にその旨を示すアイコン703(図7参照)を表示しても良い。
 S614では,コントローラ40(警報出力判定部5004)は,S602の移動体障害物検出部5007の障害物検出処理において,カメラ201,202,203が撮影した映像(カメラ画像の時系列データ)から移動障害物を検出できたか否かを判定する。移動障害物が1つでも検出された場合にはS615に進み,移動障害物が1つも検出されなかった場合にはS623に進む。
 S615では,コントローラ40(警報出力判定部5004)は,S613でカウントしている非操作継続時間T2がS612で決定した所定時間T1を上回っているか否かを判定する。非操作継続時間T2が所定時間T1を上回っている場合にはS616に進み,非操作継続時間T2が所定時間T1以下の場合にはS623に進む。
 S616では,コントローラ40(警報出力判定部5004)は,S603,604で設定されたロック状態フラグがOFFに設定されているか否かを判定する。ここでロック状態フラグがOFFの場合にはS617に進み,ONの場合にはS621に進む。
 S617では,コントローラ40(警報出力判定部5004)は,報知フラグをONに設定し,スピーカ302による警報音の出力を許可する。それによりスピーカ302から警報音が出力され,移動障害物の存在が油圧ショベル1のオペレータ(操縦者)に報知(S618)され,処理をS619に移す。
 S621では,コントローラ40(警報出力判定部5004)は,報知フラグをOFFに設定し,スピーカ302による警報音の出力を禁止する。それによりスピーカ302からの警報音の出力が停止または出力の停止状態が継続され(S622),処理をS619に移す。
 S623では,コントローラ40(警報出力判定部5004)は,報知フラグをOFFに設定し,スピーカ302による警報音の出力を禁止する。それによりスピーカ302からの警報音の出力が停止または出力の停止状態が継続され(S624),処理をS625に移す。
 S619では,コントローラ40(出力映像作成部5008)は,移動障害物の検出結果(図形704)を俯瞰映像701に合成してモニタ23に出力し,最初の処理S601に戻る。
 S625では,コントローラ40(出力映像作成部5008)は,移動障害物の検出結果(図形704)を俯瞰映像701に合成することなく,俯瞰映像701のみをモニタ23に出力し,最初の処理S601に戻る。
 -動作・効果-
 上記のように構成される油圧ショベル1による動作・効果について図8に示した状況に基づいて説明する。図8の上段の(a)に示したダイアグラムは操作レバー22,23への入力の有無(操作状態/非操作状態)を示したタイミングチャートであり,中段の(b)に示したダイアグラムは警報出力判定部5004による報知フラグのON/OFFの変化を示したタイミングチャートであり,下段の(c)に示したダイアグラムはカメラ201,202,203の撮影範囲内における移動障害物の有無を示したタイミングチャートである。図8の右側に示すように,時刻0でキースイッチがOFF位置からON位置に切り換えられ,時刻t1で操作レバー22,23の操作が開始され,時刻t2で操作レバー22,23の操作が終了され,時刻t4以降にキースイッチがON位置からOFF位置に切り換えられる場面を想定する。このとき,(c)に示すように,移動障害物は時刻0から時刻t1の間にカメラ201,202,203の撮影範囲内に出現し,その後,時刻t4でカメラ201,202,203の撮影範囲から外れている。
 (1)時刻0
 時刻0でオペレータが油圧ショベル1のキースイッチをOFF位置からON位置に切り換えるとコントローラ40が起動する。続いてキースイッチをON位置からSTART位置に切り換えてエンジン18を始動するとキースイッチは速やかにON位置に保持される。そして,その直後,オペレータはロックレバー401をロック位置からロック解除位置に切り換える。このとき移動障害物はカメラ201,202,203の撮影範囲内に存在しないため,コントローラ40による処理は図6A及び図6BのフローチャートのS614からS623に進み,報知フラグはOFFに設定されスピーカ302による報知は行われない。
 (2)時刻0から時刻t1の間
 その後も操作レバー22,23は非操作状態に保持されているが,時刻0から時刻t1の間で移動障害物がカメラ201,202,203の範囲内に出現すると,非操作継続時間T2が初期値(例えば∞)からカウントされており所定時間T1より大きいためコントローラ40の処理はS615からS616に進む。このときロックレバー401はロック解除位置に切り換えられている。すなわちロック状態フラグがOFFに設定されているため更にS617に進んで報知フラグがONに設定される。これによりスピーカ302による報知が行われるとともに(S618),モニタ301の俯瞰映像上に移動障害物の位置を示す図形704が表示される(S619)。その結果,オペレータは,作業開始前の車体の周囲確認が必要なタイミングにおいて,スピーカ302の警報とモニタ301の映像により移動障害物の存在を容易に認識することができる。
 (3)時刻t1
 その後,時刻t1で操作レバー22,23が操作状態に変化すると,コントローラ40の処理はS626(図6B参照)に進んで非操作継続時間T2がゼロにリセットされ,報知フラグがOFFに設定される(S623)。これにより移動障害物はカメラ201,202,203の撮影範囲に存在するものの,スピーカ302による報知が停止するとともに(S624),モニタ301の俯瞰映像から移動障害物の位置を示す図形704が取り除かれる(S625)。この場合,オペレータは時刻t1の前にスピーカ302の警報とモニタ301の映像により移動障害物の存在を既に認識しているため不要な報知が発せられることが防止でき,オペレータに煩わしさを感じさせることもない。また,操作レバー22,23の操作中は,その操作によりカメラ201,202,203が取り付けられている上部旋回体12が旋回したり振動したりする可能性が高い。そのため,本実施形態のように移動障害物の検出に際し,俯瞰映像のフレーム毎の画素の輝度変化から移動障害物を検出する方式を利用する場合には不要な移動障害物の検知が増加するおそれがあり,オペレータに煩わしさを感じさせるおそれがある。しかし,本実施形態のように操作レバー22,23の操作中に報知フラグをOFFに設定すれば,そのような移動障害物の不要な報知がなされることを回避できる。
 (4)時刻t2
 時刻t2で操作レバー22,23が操作状態から非操作状態に変化すると,コントローラ40の処理はS611,612に進み,上部旋回体12の旋回速度に基づいて所定時間T1が算出される。例えば,時刻t1から時刻t2の直前まで操作レバー22bを介して旋回操作が入力されており,時刻t2における上部旋回体12の旋回速度がωa(図9参照)の場合には所定時間T1としてT1a(図9参照)が演算される。このときのコントローラ40の処理はS615まで進むが,非操作継続時間T2はカウントを開始した直後で略ゼロであり所定時間T1aより小さい。そのため,依然として報知フラグがOFFに保持され(S623),スピーカ302とモニタ301による報知に関しては時刻t2の直前の状態が維持される。その後,時間の経過とともに上部旋回体12の旋回速度はωaからゼロに近づいていくため,所定時間T1も同様にゼロに近づいていく。
 (5)時刻t3
 時刻t3では非操作継続時間T2が所定時間T1より大きくなったため(すなわち上部旋回体12が静止したため),コントローラ40の処理はS615からS616を経由して617に進んで報知フラグがONに再度設定される。すなわち操作レバー22,23の操作を開始する時刻t1の直前の状態に復帰するため,スピーカ302による報知が許可されるとともに(S618),モニタ301の俯瞰映像上に移動障害物の位置を示す図形704の表示も許可される(S619)。このとき上部旋回体12は静止しているため,不要な移動障害物の検知がなされることはなく,オペレータに煩わしさを感じさせることはない。また,図8の例のように時刻t3で移動障害物がカメラ201,202,203の撮影範囲内に存在している場合には,オペレータはスピーカ302の警報とモニタ301の映像により移動障害物の存在を容易に認識することができる。
 (6)その他
 上記では触れなかったが,ロックレバー401がロック位置にある場合に,移動障害物の検出がされ,非操作継続時間T2が所定時間T1を超えている場合には,コントローラ40の処理はS616を経由してS621に進んで報知フラグがOFFに設定される。この場合,本実施形態では,スピーカ302による警報は停止されるが(S622),モニタ301での移動障害物の位置の表示は行われる(S619)。オペレータが運転室106内にいながらロックレバー401がロック位置に切り換えられる具体的な場面としては,コントローラ40の起動時(キーON時)を除くと,オペレータが運転室106内で休憩や作業の確認等をする場面が想定される。このような場面にスピーカ302による警報が出力されると,オペレータの休憩や確認作業等の邪魔をする可能性が高く,オペレータにとっては不要な報知となり易い。しかし,本実施の形態のように構成すれば,不要な報知がなされることを防止することができる。
 ・まとめ
 以上のように,本実施形態の油圧ショベル1では,コントローラ40は,ロックレバー401がロック解除位置にある場合かつコントローラ40の起動時から操作装置45,46,47(操作レバー22,23)が非操作状態に保持されている場合にはスピーカ(報知装置)302による報知を許可し,ロックレバー401がロック解除位置にある場合かつ操作装置45,46,47(操作レバー22,23)が操作状態から非操作状態に変化した場合にはその非操作状態が所定時間T1継続したときにスピーカ(報知装置)302による報知を許可することとした。これにより,オペレータは,コントローラ40の起動後で作業開始前の車体の周囲確認が必要なタイミングにおいて,スピーカ302の報知により移動障害物の存在を容易に認識することができる。さらに,操作装置45,46,47(操作レバー22,23)を操作状態から非操作状態に戻した場合には,上部旋回体12が静止してからスピーカ302による報知がされることとなるため,オペレータに対して不要な報知をすることが防止でき,オペレータに不快感を与えることが防止できる。
 <その他>
 なお,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が含まれる。例えば,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,ある実施の形態に係る構成の一部を,他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
 上記では所定時間T1をその時の旋回速度に基づいて演算したが,所定時間T1は旋回速度の大小に関わらず予め設定された値を利用しても良い。この場合,例えば,旋回速度が最大のときに操作レバー22bによる旋回操作を停止した時から上部旋回体12が静止するまでに要する時間を計測し,その時間を所定時間T1と設定することができる。また,或るタイミング(例えば操作レバー22,23が操作状態から非操作状態に変化したとき)における旋回速度から所定時間T1を決定する構成を採用しても良い。
 また,上記では,旋回速度から所定時間T1を決定したが,操作レバー22,23の操作に起因する上部旋回体12のピッチング(縦揺れ)やローリング(横揺れ)をIMUで検知し,それらが減衰して上部旋回体12が静止するまでに要する時間に基づいて所定時間T1を決定してもよい。
 また,上記では,報知フラグのON/OFFに基づいてスピーカ302による警報音の出力のON/OFFを制御したが,これに代えてモニタ301における移動障害物の位置表示のON/OFFを制御しても良い。すなわち,スピーカ302に代えてモニタ301を報知装置として利用しても良い。
 また,上記のコントローラ40に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は,それらの一部又は全部をハードウェア(例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等)で実現しても良い。また,上記のコントローラ40に係る構成は,演算処理装置(例えばCPU)によって読み出し・実行されることでコントローラ40の構成に係る各機能が実現されるプログラム(ソフトウェア)としてもよい。当該プログラムに係る情報は,例えば,半導体メモリ(フラッシュメモリ,SSD等),磁気記憶装置(ハードディスクドライブ等)及び記録媒体(磁気ディスク,光ディスク等)等に記憶することができる。
 また,上記の各実施の形態の説明では,制御線や情報線は,当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが,必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
 1…油圧ショベル,1A…フロント作業装置,1B…車体(機械本体),2…油圧ポンプ,3-7…油圧アクチュエータ,11…下部走行体,12…上部旋回体,18…エンジン,22…操作レバー,23…操作レバー,23…モニタ,33…旋回速度計測センサ(IMU),40…コントローラ,45-47…操作装置,70-75…圧力センサ,106…運転室,113…走行操作計測センサ,114…旋回操作計測センサ,115…フロント操作計測センサ,116…ロックレバーセンサ,201-203…カメラ,301…モニタ(報知装置),302…スピーカ(報知装置),401…ロックレバー,701…俯瞰映像

Claims (6)

  1.  下部走行体と,
     前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と,
     前記上部旋回体に取り付けられたフロント作業装置と,
     前記下部走行体,前記上部旋回体及び前記フロント作業装置を含む操作対象を操作するための操作装置と,
     前記操作装置による前記操作対象の操作を不能にするロック位置と,前記操作装置による前記操作対象の操作を許可するロック解除位置とのいずれか一方に切り換えられるロックレバーと,
     前記上部旋回体に取り付けられ前記上部旋回体の周囲の画像を撮影するカメラと,
     前記画像に基づいて前記上部旋回体の周囲に存在する障害物を検出するコントローラと,
     前記コントローラによって障害物が検出されたときにその旨を報知する報知装置とを備えた油圧ショベルにおいて,
     前記コントローラは,前記ロックレバーがロック解除位置にある場合かつ前記コントローラの起動時から前記操作装置が非操作状態に保持されている場合には前記報知装置による報知を許可し,前記ロックレバーがロック解除位置にある場合かつ前記操作装置が操作状態から非操作状態に変化した場合にはその非操作状態が所定時間継続したときに前記報知装置による報知を許可することを特徴とする油圧ショベル。
  2.  請求項1の油圧ショベルにおいて,
     前記所定時間は,前記操作装置が操作状態から非操作状態に変化したときから前記上部旋回体が静止するまでに要する時間に基づいて決定されていることを特徴とする油圧ショベル。
  3.  請求項1の油圧ショベルにおいて,
     前記報知装置は,前記コントローラによって検出された障害物の位置を前記画像上に表示するモニタと,前記コントローラによって障害物が検出されたとき警報を出力する警報装置との少なくとも一方であることを特徴とする油圧ショベル。
  4.  請求項1の油圧ショベルにおいて,
     前記上部旋回体の旋回速度を検出する速度センサをさらに備え,
     前記コントローラは,前記速度センサによって検出された前記上部旋回体の旋回速度に基づいて前記所定時間を決定していることを特徴とする油圧ショベル。
  5.  請求項1の油圧ショベルにおいて,
     前記コントローラは,前記ロックレバーがロック解除位置にある場合かつ前記操作装置が操作状態である場合には前記報知装置による報知を禁止することを特徴とする油圧ショベル。
  6.  請求項1の油圧ショベルにおいて,
     前記コントローラは,前記操作装置の状態が操作状態と非操作状態のいずれであるかは前記操作装置の操作量を検出する操作量センサの検出信号に基づいて判断し,前記ロックレバーの切り換え位置がロック位置かロック解除位置のいずれであるかは前記ロックレバーの切り換え位置を検出するロックレバーセンサの検出信号に基づいて判断することを特徴とする油圧ショベル。
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