JP7554643B2 - Construction Machinery - Google Patents
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Description
本発明は、物体検出装置を備えた建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine equipped with an object detection device.
油圧ショベル等の建設機械の運転者は作業を開始する際、ゲートロックレバーを解除位置に切り替えることによって、建設機械を操作するための操作装置を有効状態にする。操作装置を有効状態にした後、周囲に存在する物体に気づかず旋回や走行の操作を行うと、建設機械が物体に接触してしまうことがある。 When starting work, the operator of a hydraulic excavator or other construction machine switches the gate lock lever to the release position, thereby activating the control device for operating the machine. After activating the control device, if the operator turns or drives the machine without noticing objects in the vicinity, the machine may come into contact with the object.
そこで、油圧ショベルの待機状態において、ゲートロックレバーによって操作装置が有効状態に切り替えられている場合であって、かつ、物体検出装置の出力に基づいて油圧ショベルの周囲における所定領域内に物体が存在すると判定した場合に、操作装置を無効状態にする油圧ショベルが開示されている（特許文献1参照）。 Therefore, a hydraulic excavator has been disclosed that, when the operating device is switched to an enabled state by the gate lock lever while the hydraulic excavator is in a standby state, and when it is determined based on the output of the object detection device that an object is present within a specified area around the hydraulic excavator, the operating device is disabled (see Patent Document 1).
上記特許文献1においては、ゲートロック弁でパイロット1次圧を遮断することによって操作装置を無効状態にする構成としている。例えば、油圧ショベルの後方に物体が存在する場合、後方への走行が操作された時だけ操作装置を無効状態とすれば物体との接触を防止できるが、上記特許文献1では、物体が存在しない前方への走行や左右への旋回といった操作も無効とされてしまい、作業効率低下を招いてしまう。 In the above-mentioned Patent Document 1, the control device is disabled by cutting off the primary pilot pressure with a gate lock valve. For example, if there is an object behind the hydraulic excavator, contact with the object can be prevented by disabling the control device only when the excavator is operated to travel backwards. However, in the above-mentioned Patent Document 1, operations such as traveling forward and turning left and right, where there are no objects, are also disabled, resulting in reduced work efficiency.
解決手段の一つとして、操作装置毎にパイロット圧を遮断する遮断弁を設けることも考えられるが、操作装置の数だけ遮断弁が必要となり、コスト上昇を招いてしまう。 One possible solution would be to provide a shutoff valve for each operating device to cut off the pilot pressure, but this would require one shutoff valve for each operating device, resulting in increased costs.
本発明の目的は、操作装置を有効状態にした後、周囲の物体の存在に気づかずに物体が存在する方向へ旋回や走行の操作を行い、物体に接触してしまうことを効果的に防止するとともに、作業効率の低下を抑えることのできる建設機械を提供することである。 The object of the present invention is to provide a construction machine that, after the operating device is activated, can effectively prevent the operator from turning or driving in the direction of a nearby object without noticing the presence of the object, resulting in contact with the object, and can also prevent a decrease in work efficiency.
上記の目的を達成するため、本発明における建設機械は、運転者が建設機械のアクチュエータを動かす操作を行うための操作装置と、前記建設機械の周囲の物体を検出する物体検出装置と、前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な切替装置と、前記切替装置とは別に、前記物体検出装置と前記操作装置との出力に基づいて前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な制御装置と、を備える建設機械であって、前記制御装置は、前記建設機械の待機状態において、前記切替装置によって前記操作装置が有効状態に切り替えられている状態で、前記物体検出装置と前記操作装置との出力に基づいて、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしていると判定した場合に、前記操作装置を無効状態に切り替えると共に、前記運転者に物体が存在する方向と、その方向に前記建設機械を動かす操作を行ったことを通知し、前記建設機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体と前記下部走行体の相対角度を検出する相対角度検出装置とを備え、前記物体検出装置は、前記上部旋回体に取り付けられており、前記制御装置は、前記相対角度検出装置で検出された相対角度だけ前記建設機械周囲の所定領域を前記上部旋回体の旋回中心周りで回転させ、回転後の前記建設機械周囲の所定領域と前記上部旋回体に取り付けられた前記物体検出装置が物体を検出可能な検出領域とが重なる領域において物体が存在しているか否かを判定し、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしているか否かを判定する、または、前記相対角度検出装置で検出された相対角度だけ前記上部旋回体の後方領域を前記上部旋回体の旋回中心周りで回転させ、回転後の前記上部旋回体の後方領域と前記上部旋回体に取り付けられた前記物体検出装置が物体を検出可能な検出領域とが重なる領域ならびに前記上部旋回体の側方領域において物体が存在しているか否かを判定し、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしているか否かを判定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a construction machine according to the present invention is a construction machine comprising an operating device by which a driver performs an operation to move an actuator of the construction machine, an object detection device which detects objects around the construction machine, a switching device capable of switching between an enabled state and an disabled state of the operating device, and a control device which is separate from the switching device and is capable of switching between an enabled state and an disabled state of the operating device based on outputs of the object detection device and the operating device, and when the control device determines that the driver is performing an operation to move the construction machine in a direction in which an object is present, based on outputs of the object detection device and the operating device, with the operating device switched to the enabled state by the switching device during a standby state of the construction machine, the control device switches the operating device to an disabled state and notifies the driver of the direction in which an object is present and that the driver has performed an operation to move the construction machine in that direction , and the construction machine comprises a lower traveling body, an upper rotating body rotatably provided on the lower traveling body, and a control device for controlling the operation of the upper rotating body and the lower traveling body. and a relative angle detection device that detects a relative angle, the object detection device being attached to the upper rotating body, and the control device rotating a predetermined area around the construction machine around the rotation center of the upper rotating body by the relative angle detected by the relative angle detection device, determining whether or not an object is present in an area where the predetermined area around the construction machine after the rotation overlaps with a detection area in which the object detection device attached to the upper rotating body can detect an object, and determining whether or not the driver is operating the construction machine in a direction in which the object is present, or rotating a rear area of the upper rotating body around the rotation center of the upper rotating body by the relative angle detected by the relative angle detection device, determining whether or not an object is present in an area where the rear area of the upper rotating body after the rotation overlaps with a detection area in which the object detection device attached to the upper rotating body can detect an object, as well as in a side area of the upper rotating body, and determining whether or not the driver is operating the construction machine in a direction in which the object is present .
本発明によれば、操作装置を有効状態にした後、周囲の物体の存在に気づかずに物体が存在する方向へ建設機械の操作を行い、物体に接触してしまうことを効果的に防止できるとともに、作業効率の低下を抑えることができる。 According to the present invention, after the operating device is activated, it is possible to effectively prevent the user from operating the construction machine in the direction of a surrounding object without noticing its presence, resulting in contact with the object, and to prevent a decrease in work efficiency.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations and advantages other than those mentioned above will become clear from the description of the embodiments below.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。各図において、同一の機能を有する部分には同一の符号を付して繰り返し説明を省略する場合がある。本実施形態では、建設機械の一例として、油圧ショベルを例示して説明するが、物体検出装置を備えたものであれば、油圧ショベル以外の建設機械全般に適用可能であることは勿論である。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, parts having the same function will be given the same reference numerals, and repeated description may be omitted. In this embodiment, a hydraulic excavator will be described as an example of a construction machine, but it goes without saying that the present invention can be applied to general construction machines other than hydraulic excavators as long as they are equipped with an object detection device.
［第一の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係わる油圧ショベルを示す側面図である。なお、図1（および以下の図2）に示す油圧ショベルの基本構成は、本第一の実施形態と後述する第二の実施形態で共通する。
[First embodiment]
Fig. 1 is a side view showing a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention. The basic configuration of the hydraulic excavator shown in Fig. 1 (and Fig. 2 below) is common to the first embodiment and the second embodiment described later.
図１において、油圧ショベル301は、左右一対の履帯302a、302bを備えた下部走行体303と、下部走行体303の上部に旋回可能に設けた上部旋回体304と、一端が上部旋回体304に連結された多関節型のフロント機構300とを備えている。
In FIG. 1, the
下部走行体303には、履帯302a、302bを駆動させる走行油圧モータ318a、318bが搭載されている。上部旋回体304を下部走行体303の上で旋回させる旋回油圧モータ319が搭載されており、上部旋回体304と下部走行体303の相対角度（換言すれば、下部走行体303に対する上部旋回体304の旋回角度）を検出する相対角度検出装置である角度センサ202（図3）が設置されている。上部旋回体304の後方にはエンジン1が搭載されている。上部旋回体304の前方左側には運転室305が設置されている。上部旋回体304の前方中央部にはフロント機構300が取り付けられている。
The lower running
フロント機構300は、上部旋回体304の前方中央部に設けられたブームフート（図示せず）に上下揺動自在に取り付けられたブーム310と、ブーム310の先端に前後方向に揺動自在に取り付けられたアーム312と、アーム312の先端に上下回動自在に取り付けられた作業具（アタッチメント）であるバケット314とを備えている。
The
また、フロント機構300は、ブームフートとブーム310とに連結され、ブーム310を上下方向に揺動させる油圧アクチュエータのブームシリンダ311と、ブーム310とアーム312とに連結され、アーム312を上下方向に揺動させる油圧アクチュエータのアームシリンダ313と、アーム312とバケット314とに連結され、バケット314を上下方向に回動させる油圧アクチュエータのバケットシリンダ315とを有している。
The
運転室305には、運転者が油圧ショベル301を動かす操作を行う操作装置である旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8（以下、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8をまとめて操作レバー装置と称する場合がある）、運転者が旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8の有効状態と無効状態を切り替え可能な切替装置であるゲートロックレバー102、運転者に対して画像と文字情報を表示可能なモニタ装置203、運転者に対して音声あるいはブザー音を出力可能なスピーカー204等が設置されている（図3）。なお、図示は省略するが、運転室305には、運転者が油圧ショベル301のフロント機構300（ブームシリンダ311、アームシリンダ313、バケットシリンダ315）を動かす操作を行う操作レバー装置も設置されている。
In the
上部旋回体304の後端付近上面には、油圧ショベル301周囲の物体を検出する物体検出装置であるカメラ201が取り付けられている。本例のカメラ201は、油圧ショベル301（の上部旋回体304）の後方を撮影するバックカメラ201B、左側方を撮影する左サイドカメラ201L、右側方を撮影する右サイドカメラ201Rで構成されている。
A
図2は、本発明の実施形態に係わる油圧ショベルを示す上面図である。 Figure 2 is a top view showing a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.
図2において、カメラ201は、上部旋回体304の後端中央に取り付けられたバックカメラ201B、左端に取り付けられた左サイドカメラ201L、右端に取り付けられた右サイドカメラ201Rで構成されている。
In FIG. 2, the
カメラ201（バックカメラ201B、左サイドカメラ201L、右サイドカメラ201R）は、油圧ショベル301の周囲の破線で囲われた領域DRを撮影する。つまり、領域DRは、カメラ201により物体を検出可能な検出領域である。カメラ201で撮影された画像は、運転室305に設置されたコントローラ101において画像処理が施され、領域（検出領域）DRにおける所定領域内に存在する物体の検出に用いられる。検出の対象とする物体は、人、車両、他の建設機械、柵や塀のような構造物を含み、これらの一部だけを検出するようにしても良い。
The cameras 201 (
領域DRにおける所定領域は、油圧ショベル301後方の領域TB、油圧ショベル301左側方の領域SL、油圧ショベル301右側方の領域SRに分割されており、それぞれ走行後進、右旋回、左旋回の操作が行われた際に、油圧ショベル301が進むと予想される領域に対応している。
The specified area in the area DR is divided into an area TB behind the
なお、本例では、物体検出装置であるカメラ201で油圧ショベル301の周囲の領域（検出領域）DRを撮影し、領域（検出領域）DRにおける所定領域（TB、SL、SR）内に存在する物体を検出する構成としているが、物体検出装置としては、油圧ショベル301の周囲を検出（撮影）し、油圧ショベル301の周囲の所定領域内に存在する物体を検出可能であれば、その装置構成や検出領域（撮影領域）等は上記の例に限られない。物体検出装置は、LIDAR、超音波センサ、ミリ波センサ、レーザレーダセンサ、赤外線センサ等であってもよい。また、物体（人、車両、他の建設機械等）が有する通信装置の出力を利用して物体の存在を検出する構成でもよい。
In this example, the object detection device,
＜制御システム＞
次に、図3を用いて本発明の第一の実施形態に係わる制御システムの構成について説明する。図3において、制御システムは、主に、メインポンプ2、パイロットポンプ3、コントロールバルブ4、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8、制御装置であるコントローラ101、ゲートロックレバー102、ゲートロックスイッチ103、パイロット圧センサ104～107、ゲートロックリレー108、ゲートロック弁109等を備えている。
<Control System>
Next, the configuration of a control system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 3. In Fig. 3, the control system mainly includes a
メインポンプ2は、エンジン1によって駆動される可変容量型油圧ポンプであり、コントロールバルブ4を介して圧油を油圧アクチュエータに供給する。
The
パイロットポンプ3は、エンジン1によって駆動される固定容量型油圧ポンプであり、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8にパイロット1次圧を供給する。
The
コントロールバルブ4は、旋回スプール5および走行スプール6を有し、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ319および走行油圧モータ318a、318bに供給される圧油の流量ならびに方向をパイロット圧に応じてそれぞれ制御する。
The
旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8は、運転者が油圧アクチュエータである旋回油圧モータ319および走行油圧モータ318a、318bの操作のために用いる油圧式の装置である。旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8は、減圧弁で構成されるパイロット圧生成部7A、7Bおよび8A、8Bをそれぞれ有し、旋回操作レバー装置7または走行操作レバー装置8が操作されると、パイロット圧生成部7A、7Bまたは8A、8Bはパイロット1次圧を減圧し、操作量に応じたパイロット圧をコントロールバルブ4の旋回スプール5または走行スプール6にそれぞれ出力する。
The swing operation lever device 7 and the travel operation lever device 8 are hydraulic devices used by the driver to operate the swing
パイロット圧センサ104～107は、パイロット圧生成部7A、7B、8A、8Bにおいて生成されたパイロット圧を検出している。
Pilot pressure sensors 104-107 detect the pilot pressures generated in pilot
ゲートロックレバー102は、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8の有効状態と無効状態を切り替える。ゲートロックレバー102が上げ側に操作されると、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8は無効状態に切り替えられ、ゲートロックレバー102が下げ側に操作されると、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8は有効状態に切り替えられる。
The
ゲートロックスイッチ103は、ゲートロックレバー102の切り替え状態に応じてゲートロックリレー108へ操作レバー装置有効状態もしくは操作レバー装置無効状態の電気信号を出力する。
The
ゲートロックリレー108は、操作レバー装置有効状態の電気信号がゲートロックスイッチ103から出力されると、ゲートロック弁109を駆動して旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8を有効状態に切り替える。
When an electrical signal indicating that the operation lever device is in an enabled state is output from the
ゲートロック弁109は電磁弁で構成されており、中立位置では旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8のパイロット1次側をタンク110と接続し（換言すれば、ゲートロック弁109によってパイロット1次圧を遮断し）、無効状態とする。切り替え位置（駆動位置）では旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8のパイロット1次側をパイロットポンプ3と接続し、有効状態とする。
The
コントローラ101は、油圧ショベル301を制御する制御装置である。コントローラ101は、図示は省略するが、各種演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）などを含むコンピュータとして構成されている。コントローラ101の各機能は、ＣＰＵが、記憶装置に格納された各種プログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、実現される。
The
本例において、コントローラ101は、前述のゲートロックレバー（切替装置）102とは別に、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8の有効状態と無効状態を（自動で）切り替えることができる。コントローラ101には、カメラ201（バックカメラ201B、左サイドカメラ201L、右サイドカメラ201R）で撮影された画像情報、角度センサ202で検出した上部旋回体304と下部走行体303の相対角度情報、パイロット圧センサ104～107で検出したパイロット圧情報、ゲートロックスイッチ103で検出したゲートロックレバー102の位置情報（切り替え状態に対応）が入力される。コントローラ101は、これらの入力情報に基づいて後述の演算処理を実施し、ゲートロックリレー108、モニタ装置203、スピーカー204に対して制御信号（指示信号）を出力（送信）してそれらを制御する。
In this example, the
＜コントローラ101＞
次に、図4および図5を用いて制御装置であるコントローラ101の機能を説明する。図4は、本発明の第一の実施形態に係わるコントローラ101の機能ブロック図であり、図5は、本発明の第一の実施形態に係わるコントローラ101の制御フロー図である。
<
Next, the function of the
図4に示すように、コントローラ101は、物体検出部101Aと、操作判定部101Bと、制御演算部101Cと、出力処理部101Dとを備えている。
As shown in FIG. 4, the
物体検出部101Aは、カメラ201（バックカメラ201B、左サイドカメラ201L、右サイドカメラ201R）で撮影された画像に画像処理を施し、領域DRにおける所定領域（TB、SL、SR）内に物体が存在するか否かを検出（判定）する。
The
また、物体検出部101Aは、領域DRにおける所定領域（TB、SL、SR）のうち後方の領域TBについて、角度センサ202で検出した上部旋回体304と下部走行体303の相対角度だけ回転させることができる（詳細は、図6～図9を用いて後で説明）。
In addition, the
操作判定部101Bは、パイロット圧センサ104、105、106、107で検出したパイロット圧を監視し、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8の操作状態（非操作状態（待機状態）、左旋回操作、右旋回操作、前進操作、後進操作）を判定する。
The
制御演算部101Cは、物体検出部101Aの検出結果、操作判定部101Bの判定結果、およびゲートロックスイッチ103で検出したゲートロックレバー102の位置情報（切り替え状態に対応）に基づき、モニタ装置203、スピーカー204、およびゲートロックリレー108に対する制御信号を演算する（後で説明）。
The
出力処理部101Dは、制御演算部101Cから入力される制御信号をモニタ装置203、スピーカー204、およびゲートロックリレー108に出力する。出力処理部101Dから制御信号を受信したモニタ装置203は、運転者に対して画像と文字情報を表示することができる。出力処理部101Dから制御信号を受信したスピーカー204は、運転者に対して音声あるいはブザー音を出力することができる。出力処理部101Dから制御信号を受信したゲートロックリレー108は、操作レバー装置有効状態もしくは操作レバー装置無効状態の電気信号を出力し、ゲートロック弁109の位置を（切り替え位置もしくは中立位置に）切り替えることにより、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8を有効状態もしくは無効状態にすることができる。
The
図5を用いてコントローラ101（の制御演算部101C）の制御フローを説明する。
The control flow of the controller 101 (
まず、S501において、ゲートロックスイッチ103で検出したゲートロックレバー102の位置情報に基づき、ゲートロックレバー102が下げ側に操作されているか否かを判定する。ゲートロックレバー102が下げ側に操作されていれば（つまり、有効状態）、S502へ進み、ゲートロックレバー102が下げ側に操作されていなければ（つまり、無効状態）、処理を終了する。
First, in S501, it is determined whether or not the
次に、S502において、物体検出部101Aの検出結果から、領域DRにおける所定領域（TB、SL、SR）のうち後方の領域TBに物体が存在するか否かを判定する。領域TBに物体が存在する場合、S503へ進み、領域TBに物体が存在しない場合、S504へ進む。
Next, in S502, it is determined from the detection result of the
S503においては、操作判定部101Bの判定結果から、走行操作レバー装置8が後進方向（後進側）に非操作状態、すなわち待機状態にあるか否かを判定する。走行操作レバー装置8が後進方向に非操作状態であれば、S508へ進み、走行操作レバー装置8が後進方向に非操作状態でなければ（換言すれば、操作状態であれば）、S509へ進む。
In S503, it is determined whether the travel operation lever device 8 is not operated in the reverse direction (reverse side), i.e., whether it is in a standby state, based on the determination result of the
S504においては、物体検出部101Aの検出結果から、領域DRにおける所定領域（TB、SL、SR）のうち左側方の領域SLに物体が存在するか否かを判定する。領域SLに物体が存在する場合、S505へ進み、領域SLに物体が存在しない場合、S506へ進む。
In S504, it is determined whether or not an object is present in the left area SL of the predetermined areas (TB, SL, SR) in the area DR based on the detection result of the
S505においては、操作判定部101Bの判定結果から、旋回操作レバー装置7が右旋回方向（右旋回側）に非操作状態、すなわち待機状態にあるか否かを判定する。旋回操作レバー装置7が右旋回方向に非操作状態であれば、S508へ進み、旋回操作レバー装置7が右旋回方向に非操作状態でなければ（換言すれば、操作状態であれば）、S509へ進む。
In S505, it is determined from the determination result of the
S506においては、物体検出部101Aの検出結果から、領域DRにおける所定領域（TB、SL、SR）のうち右側方の領域SRに物体が存在するか否かを判定する。領域SRに物体が存在する場合、S507へ進み、領域SRに物体が存在しない場合、領域DRにおける所定領域（TB、SL、SR）内に物体が存在しないため、処理を終了する。
In S506, it is determined whether or not an object is present in the right-hand region SR of the predetermined regions (TB, SL, SR) in the region DR based on the detection result of the
S507においては、操作判定部101Bの判定結果から、旋回操作レバー装置7が左旋回方向（左旋回側）に非操作状態、すなわち待機状態にあるか否かを判定する。旋回操作レバー装置7が左旋回方向に非操作状態であれば、S508へ進み、旋回操作レバー装置7が左旋回方向に非操作状態でなければ（換言すれば、操作状態であれば）、S509へ進む。
In S507, it is determined from the determination result of the
S508においては、すなわち、領域TBに物体が存在し、かつ走行操作レバー装置8が後進方向（後進側）に非操作状態、または、領域SLに物体が存在し、かつ旋回操作レバー装置7が右旋回方向（右旋回側）に非操作状態、または、領域SRに物体が存在し、かつ旋回操作レバー装置7が左旋回方向（左旋回側）に非操作状態である場合、現状では油圧ショベル301が物体に接触する可能性はないが以降の油圧ショベル301が物体に接触する可能性を抑制するため、出力処理部101Dに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するように指示する制御信号（指示信号）を出力する。この状況では、ゲートロックリレー108に対して制御信号（指示信号）を出力しない。
In S508, that is, if an object is present in area TB and the travel operation lever device 8 is not operated in the reverse direction (reverse side), or if an object is present in area SL and the swing operation lever device 7 is not operated in the right swing direction (right swing side), or if an object is present in area SR and the swing operation lever device 7 is not operated in the left swing direction (left swing side), there is currently no possibility that the
出力処理部101Dからの出力により、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体の存在方向を通知すると共に、例えば「ショベル左側方に物体を検出しました。右旋回操作を行った場合、操作レバーがロックされます」といった文字情報を表示し、運転者が物体の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行った場合に操作レバー装置が無効状態に切り替えられることを通知（予告）する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。
Based on the output from the
ただし、この場合、運転者は物体の存在方向へ油圧ショベル301を動かす操作を行わない限り（言い換えれば、物体の存在しない方向へ油圧ショベル301を動かす操作については）作業を継続できるため、作業効率低下が抑止される。
In this case, however, the operator can continue working as long as he does not operate the
一方、S509においては、すなわち、領域TBに物体が存在し、かつ走行操作レバー装置8が後進方向（後進側）に操作状態、または、領域SLに物体が存在し、かつ旋回操作レバー装置7が右旋回方向（右旋回側）に操作状態、または、領域SRに物体が存在し、かつ旋回操作レバー装置7が左旋回方向（左旋回側）に操作状態である場合、現状で油圧ショベル301が物体に接触する可能性が高いため、出力処理部101Dに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するのに加えて、ゲートロックリレー108に対して操作レバー装置無効状態の電気信号を出力するように指示する制御信号（指示信号）を出力する。
On the other hand, in S509, that is, if an object is present in area TB and the travel operation lever device 8 is operated in the reverse direction (reverse side), or if an object is present in area SL and the swing operation lever device 7 is operated in the right swing direction (right swing side), or if an object is present in area SR and the swing operation lever device 7 is operated in the left swing direction (left swing side), there is a high possibility that the
出力処理部101Dからの出力によって、ゲートロックリレー108がゲートロック弁109を中立位置に切り替える。この結果、旋回操作レバー装置7および走行操作レバー装置8は無効状態に切り替わり、油圧ショベル301の動作が抑止される。また、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体の存在方向を通知すると共に、例えば「右旋回操作が行なわれたため、操作レバーをロックしました」といった文字情報を表示し、運転者が物体の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行ったことを通知する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。
The output from the
この場合、油圧ショベル301の動作が抑止され、運転者は作業を継続できないが、油圧ショベル301が物体に接触してしまうことを防止できる。
In this case, the operation of the
S509に続いて、S510においては、ゲートロックスイッチ103で検出したゲートロックレバー102の位置情報に基づき、ゲートロックレバー102が下げ側に操作されているか否かを判定する。ゲートロックレバー102が下げ側に操作されている間は、S509の処理を継続し、ゲートロックレバー102が下げ側に操作されていなければ（つまり、ゲートロックレバー102が上げ側に操作されると）、処理を終了する。
Following S509, in S510, it is determined whether or not the
＜コントローラ101の動作例１＞
油圧ショベル301が待機状態において、図2のように上部旋回体304の左側方の領域SL内に物体OB1が存在する場合について、コントローラ101の機能を説明する。
<Operation example 1 of
The function of the
コントローラ101は、図5に示す演算処理を制御演算部101Cにおいて行う。ゲートロックスイッチ103の出力からゲートロックレバー102が下げ側、すなわち操作レバー装置有効状態側に切り替えられていると判定され（S501）、カメラ201（201B、201L、201R）で撮影された画像を物体検出部101Aで画像処理を行った結果、領域SLに物体OB1が存在すると判定され（S502→S504）、パイロット圧センサ104、105、106、107で検出されたパイロット圧から操作判定部101Bにおいて旋回操作レバー装置7が右旋回方向（右旋回側）に非操作状態、すなわち待機状態にあると判定される場合（S505）、出力処理部101Dに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するように指示する制御信号（指示信号）を出力する（S508）。
The
出力処理部101Dからの出力により、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体OB1の存在方向を通知すると共に、例えば「ショベル左側方に物体を検出しました。右旋回操作を行った場合、操作レバーがロックされます」といった文字情報を表示し、運転者が物体OB1の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行った場合に操作レバー装置が無効状態に切り替えられることを通知（予告）する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。
Based on the output from the
この状態から、運転者が旋回操作レバー装置7を右旋回方向（右旋回側）へ操作する（右方向へ倒す）と、パイロット圧生成部7Aにおいて生成されたパイロット圧がパイロット圧センサ104で検出され、パイロット圧が閾値を上回ると、操作判定部101Bにおいて右旋回操作が行われたと判定される（S505）。このとき、制御演算部101Cは、出力処理部101Dに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するのに加えて、ゲートロックリレー108に対して操作レバー装置無効状態の電気信号を出力するように指示する制御信号（指示信号）を出力する（S509）。
When the driver operates the turning operation lever device 7 in the right turning direction (right turning side) from this state (tilts it to the right), the pilot pressure generated by the pilot
出力処理部101Dからの出力によって、ゲートロックリレー108がゲートロック弁109を中立位置に切り替える。この結果、旋回操作レバー装置7は無効状態に切り替わり、右方向への旋回が抑止される。また、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体OB1の存在方向を通知すると共に、例えば「右旋回操作が行なわれたため、操作レバーをロックしました」といった文字情報を表示し、運転者が物体OB1の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行ったことを通知する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。
The output from the
前記のように、操作判定部101Bにおいて右旋回操作が行われたと判定するパイロット圧（操作装置である旋回操作レバー装置7が右旋回方向へ操作されていると判定する操作量に対応）の閾値は、コントロールバルブ4の旋回スプール5に設けられた油路が開口し始めるパイロット圧（換言すれば、コントロールバルブ4の旋回スプール5開口が開始する操作量）よりも低く設定することで、旋回油圧モータ319が動き出す前に旋回操作レバー装置7が操作されたか否かを判定できる。
As described above, the threshold value of the pilot pressure at which the
油圧ショベル301が待機状態のまま物体OB1が領域SLを退出した場合（すなわち、領域SLに物体OB1が存在しなくなったと判定された場合）、コントローラ101の制御演算部101Cは、モニタ装置203での画像と文字情報の表示やスピーカー204からの音声あるいはブザー音の出力を直ちに終了する制御信号を出力する。
When object OB1 leaves area SL while the
右旋回操作を抑止中（旋回操作レバー装置7の無効状態）に物体OB1が領域SLを退出した場合（すなわち、領域SLに物体OB1が存在しなくなったと判定された場合）、コントローラ101の制御演算部101Cは、ゲートロックレバー102が上げ側、すなわち操作レバー装置無効状態側に切り替えられるまで、右旋回操作の抑止とモニタ装置203での画像と文字情報の表示やスピーカー204からの音声あるいはブザー音の出力を継続する（S509、S510）。これは、物体OB1が領域SLを退出後直ちに右旋回操作の抑止を終了（すなわち、旋回操作レバー装置7の無効状態を解除）した場合、運転者が旋回操作レバー装置7を右旋回方向へ保持したままである時に旋回油圧モータ319が予期せず動き出すことを防ぐためである。
If the object OB1 leaves the area SL while the right turn operation is being inhibited (the turning operation lever device 7 is in an inactive state) (i.e., it is determined that the object OB1 is no longer present in the area SL), the
＜コントローラ101の動作例２＞
油圧ショベル301が待機状態において、図2のように上部旋回体304の後方の領域TB内に物体OB2が存在する場合について、コントローラ101の機能を説明する。
<Operation Example 2 of
The function of the
図5において、ゲートロックスイッチ103の出力からゲートロックレバー102が下げ側、すなわち操作レバー装置有効状態側に切り替えられていると判定され（S501）、カメラ201（201B、201L、201R）で撮影された画像を物体検出部101Aで画像処理を行った結果、領域TBに物体OB2が存在すると判定され（S502）、パイロット圧センサ104、105、106、107で検出されたパイロット圧から操作判定部101Bにおいて走行操作レバー装置8が後進方向（後進側）に非操作状態、すなわち待機状態にあると判定される場合（S503）、出力処理部101Dに対して油圧ショベル301の上面図の画像をモニタ装置203に表示して運転者に物体OB2の存在方向を通知すると共に、文字情報や音声、ブザー音で運転者が物体OB2の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行った場合に操作レバー装置が無効状態に切り替えられることを通知（予告）するように指示する制御信号（指示信号）を出力するのは（S508）、先述した領域SL内に物体OB1が存在する場合と同様である。
In FIG. 5, it is determined from the output of the
この状態から、運転者が走行操作レバー装置8を後進方向（後進側）へ操作する（左方向へ倒す）と、パイロット圧生成部8Bにおいて生成されたパイロット圧がパイロット圧センサ107で検出され、パイロット圧が閾値を上回ると、操作判定部101Bにおいて後進操作が行われたと判定される（S503）。このとき、制御演算部101Cは、出力処理部101Dに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するのに加えて、ゲートロックリレー108に対して操作レバー装置無効状態の電気信号を出力するように指示する制御信号（指示信号）を出力する（S509）。
When the driver operates the travel operation lever device 8 in the reverse direction (reverse side) (tilts it to the left) from this state, the pilot pressure generated by the pilot
出力処理部101Dからの出力によって、ゲートロックリレー108がゲートロック弁109を中立位置に切り替える。この結果、走行操作レバー装置8は無効状態に切り替わり、後方への走行が抑止される。また、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体OB2の存在方向を通知すると共に、例えば「後進操作が行なわれたため、操作レバーをロックしました」といった文字情報を表示し、運転者が物体OB2の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行ったことを通知する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。これらの処理も、領域SL内に物体OB1が存在する場合と同様である。
The output from the
油圧ショベル301が待機状態もしくは後進操作を抑止中（走行操作レバー装置8の無効状態）に物体OB2が領域TBを退出した場合（すなわち、領域TBに物体OB2が存在しなくなったと判定された場合）の処理についても、領域SL内に物体OB1が存在する場合と同様である。
When the
＜効果＞
以上で説明したように、本実施形態の建設機械（301）は、運転者が建設機械（301）のアクチュエータを動かす操作を行うための操作装置（7、8）と、前記建設機械（301）の周囲の物体を検出する物体検出装置（201）と、（運転者が）前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な切替装置（102）と、前記切替装置（102）とは別に、前記物体検出装置（201）と前記操作装置（7、8）との出力に基づいて前記操作装置（7、8）の有効状態と無効状態とを（自動で）切り替え可能な制御装置（101）と、を備え、前記制御装置（101）は、前記建設機械（301）の待機状態において、前記切替装置（102）によって前記操作装置（7、8）が有効状態に切り替えられている場合であって、前記物体検出装置（201）の出力に基づいて、前記建設機械（301）周囲の所定領域内に物体が存在していると判定した場合に、前記運転者に物体が存在する方向と、その方向に前記建設機械（301）を動かす操作を行った場合に前記操作装置（7、8）を無効状態に切り替えることを通知し、前記物体検出装置（201）と前記操作装置（7、8）との出力に基づいて、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械（301）を動かす操作をしていると判定した場合に、前記操作装置（7、8）を無効状態に切り替えると共に、前記運転者に物体が存在する方向と、その方向に前記建設機械（301）を動かす操作を行ったことを通知することを特徴とする。
＜Effects＞
As described above, the construction machine (301) of this embodiment includes the operation device (7, 8) with which the driver operates to move the actuator of the construction machine (301), the object detection device (201) that detects objects around the construction machine (301), the switching device (102) that allows the driver to switch between an enabled state and an disabled state of the operation device, and a control device (101) that is separate from the switching device (102) and that is capable of (automatically) switching between an enabled state and an disabled state of the operation device (7, 8) based on outputs of the object detection device (201) and the operation device (7, 8). When the construction machine (301) is in a standby state, the control device (101) switches the operation device (7, 8) to an enabled state by the switching device (102). When the control device (100) is switched to the disabled state, and when it is determined based on the output of the object detection device (201) that an object exists within a predetermined area around the construction machine (301), the control device (100) notifies the driver of the direction in which the object exists and that if the driver operates to move the construction machine (301) in that direction, the control device (100) will be disabled; and when it is determined based on the outputs of the object detection device (201) and the control device (100), that the driver is operating to move the construction machine (301) in the direction in which an object exists, the control device (100) is disabled and the control device (100) is disabled.
また、前記制御装置（101）は、前記操作装置（7、8）を無効状態に切り替えた後、（例えば前記所定領域内から物体が退出したと判定した場合であっても）前記切替装置（102）によって前記操作装置（7、8）が無効状態に切り替えられるまで、前記制御装置（101）による前記操作装置（7、8）の無効状態を継続（維持）する。 In addition, after the control device (101) switches the operation devices (7, 8) to the disabled state, the control device (101) continues (maintains) the disabled state of the operation devices (7, 8) until the switching device (102) switches the operation devices (7, 8) to the disabled state (even if it determines that an object has left the specified area, for example).
上述のように建設機械（油圧ショベル）301の制御装置（コントローラ）101を構成することにより、操作装置を有効状態にした後、周囲の物体の存在に気づかずに物体が存在する方向へ油圧ショベル301の操作を行い、物体に接触してしまうことを効果的に防止できるとともに、作業効率の低下を抑えることができる。
By configuring the control device (controller) 101 of the construction machine (hydraulic excavator) 301 as described above, it is possible to effectively prevent the operator from operating the
また、前記建設機械（301）の運転室305内のモニタ装置203に表示される画像もしくは文字情報、音声、ブザー音のいずれか一つ以上によって、前記運転者に物体が存在する方向と、その方向に前記建設機械（301）を動かす操作を行ったことを通知する。
In addition, the driver is notified of the direction in which an object exists and that an operation to move the construction machine (301) in that direction has been performed by using one or more of the following: image or text information displayed on the
これにより、運転者への通知を効果的に行うことができる。 This allows for effective notification to the driver.
また、前記操作装置（7、8）が操作されているか否かを判定する操作量の閾値は、前記建設機械（301）を動かす前記アクチュエータに圧油を供給するコントロールバルブ4のスプール開口が開始する操作量未満である。
The threshold value of the operation amount for determining whether the operating device (7, 8) is being operated is less than the operation amount at which the spool opening of the
これにより、建設機械（301）のアクチュエータが動き出す前に操作装置（7、8）が操作されているか否かを判定できる。 This makes it possible to determine whether the operating device (7, 8) is being operated before the actuator of the construction machine (301) starts moving.
＜第一の実施形態の他例＞
図2を用いて上部旋回体304が下部走行体303に対して旋回を行っていない、すなわち両者の相対角度が0度の場合について、制御装置であるコントローラ101の機能を説明したが、両者の相対角度が0度以外の場合についても、図6および図7を用いて説明する。
<Another Example of the First Embodiment>
Using Figure 2, the function of the
図6は、上部旋回体304を下部走行体303に対して相対角度θだけ右方向に旋回させた状態を示す上面図である。下部走行体303に対する物体OB2の位置は図2と同じであるが、上部旋回体304に対する物体OB2の位置（方向）は変化する。物体検出装置であるカメラ201が上部旋回体304に取り付けられており、物体を検出する各領域SL、SR、TBも上部旋回体304に合わせて相対角度θだけ回転するため、領域TBにおいて物体OB2を検出することができない。この結果、下部走行体303を物体OB2の方向へ後進させる操作を行うと、油圧ショベル301は物体OB2に接触してしまう。
Figure 6 is a top view showing the state in which the upper
解決手段として、本実施形態に係わるコントローラ101は、上部旋回体304と下部走行体303の相対角度θを検出する相対角度検出装置である角度センサ202を備える（図3、図4）。角度センサ202として、例えば上部旋回体304の旋回中心に配置されるセンタジョイント（スイベルジョイント）にロータリエンコーダを設けることができる。
As a solution, the
物体検出部101Aでは、図7に示すように角度センサ202で検出された相対角度θだけ領域TBを回転（詳しくは、上部旋回体304の旋回中心周りで旋回方向とは逆方向に回転）させ、下部走行体303の後進操作が行なわれた場合に下部走行体303が進むと予想される領域に合わせる処理を行う。
The
領域TBを回転させる処理の詳細を図8および図9を用いて説明する。なお、側方の領域SLおよび領域SRについても同様に扱うことができることは勿論である。 The details of the process of rotating the region TB are explained using Figures 8 and 9. Of course, the lateral regions SL and SR can also be treated in the same way.
図8は、相対角度θが0度の状態を示す上面図である。上部旋回体304の旋回中心を原点とし、後方方向をX軸、横方向をY軸とする。この座標系において領域DRおよび領域TBの各頂点の座標は図8の通り定義される。
Figure 8 is a top view showing the state where the relative angle θ is 0 degrees. The center of rotation of the upper
図9は、上部旋回体304を下部走行体303に対して相対角度θだけ右方向に旋回させた状態を示す上面図である。このとき、コントローラ101（の物体検出部101A）は、領域TBを領域DRに対して相対角度θだけ（上部旋回体304の旋回中心周りで旋回方向とは逆方向に）回転させた場合の各頂点であるA、C、F、Hの座標を演算する。頂点CおよびFは、カメラ201が撮影可能な領域DRの外にあるため、コントローラ101（の物体検出部101A）は、回転後の領域TBと領域DRが重なる領域の各頂点であるB、D、E、Gの座標を演算し、座標A、B、D、E、G、Hを結ぶ直線で囲まれた領域を回転後の領域TBとする。
Figure 9 is a top view showing the state in which the upper
この処理の結果、回転後の領域TB（詳しくは、回転後の領域TBならびに領域DRにおける領域SL、SR）において物体OB2を検出できるようになり、下部走行体303を物体OB2の方向へ後進させる操作が行なわれた場合でも、上述したように、油圧ショベル301が物体OB2に接触してしまうことを防ぐことができる。
As a result of this processing, it becomes possible to detect object OB2 in area TB after rotation (more specifically, area SL and SR in area TB and area DR after rotation), and even if an operation is performed to move the
以上で説明したように、前記建設機械（301）は、下部走行体303と、前記下部走行体303に旋回可能に設けられた上部旋回体304と、前記上部旋回体304と前記下部走行体303の相対角度（旋回角度）を検出する相対角度検出装置（202）とを備え、前記制御装置（101）は、前記相対角度検出装置（202）で検出された相対角度と、前記物体検出装置（201）で検出された物体が前記上部旋回体304に対して存在する方向と、前記操作装置（7、8）の操作方向とに基づき、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械（301）を動かす操作をしているか否かを判定する。
As described above, the construction machine (301) includes a
また、前記物体検出装置（201）は、前記上部旋回体304に取り付けられており、前記制御装置（101）は、前記相対角度検出装置（202）で検出された相対角度だけ前記建設機械（301）周囲の所定領域を前記上部旋回体304の旋回中心周りで回転させ、回転後の前記建設機械（301）周囲の所定領域と前記上部旋回体304に取り付けられた前記物体検出装置（201）が物体を検出可能な検出領域（領域DR）とが重なる領域において物体が存在しているか否かを判定し、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械（301）を動かす操作をしているか否かを判定する。
The object detection device (201) is attached to the upper
また、前記建設機械（301）周囲の所定領域は、前記物体検出装置（201）が物体を検出可能な検出領域（領域DR）において、前記上部旋回体304の後方領域（領域TB）および側方領域（領域SL、SR）を含み、前記制御装置（101）は、前記相対角度検出装置（202）で検出された相対角度だけ前記上部旋回体304の後方領域（領域TB）を前記上部旋回体304の旋回中心周りで回転させ、回転後の前記上部旋回体304の後方領域（領域TB）と前記上部旋回体304に取り付けられた前記物体検出装置（201）が物体を検出可能な検出領域（領域DR）とが重なる領域ならびに前記上部旋回体304の側方領域（領域SL、SR）において物体が存在しているか否かを判定し、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械（301）を動かす操作をしているか否かを判定する。
The specified area around the construction machine (301) includes the rear area (area TB) and side areas (areas SL, SR) of the upper
これにより、上部旋回体304と下部走行体303を備える建設機械（301）において、上部旋回体304と下部走行体303の相対角度によらず、物体が存在する方向に油圧ショベル301の旋回操作または走行操作を行い、物体に接触してしまうことを防止できる。
As a result, in a construction machine (301) equipped with an upper
［第二の実施形態］
＜制御システム＞
次に、図10を用いて本発明の第二の実施形態に係わる制御システムの構成について説明する。第一の実施形態と同符号の要素については説明を省略する。
[Second embodiment]
<Control System>
Next, the configuration of a control system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 10. Descriptions of elements with the same reference numerals as those in the first embodiment will be omitted.
図10において、本第二の実施形態の制御システムは、第一の実施形態（図3）との違いとして、旋回操作レバー装置11および走行操作レバー装置12、制御装置であるコントローラ101a、電磁弁13A、13B、14A、14Bを備えている。
In FIG. 10, the control system of this second embodiment differs from that of the first embodiment (FIG. 3) in that it includes a turning
旋回操作レバー装置11および走行操作レバー装置12は、運転者が油圧アクチュエータである旋回油圧モータ319および走行油圧モータ318a、318bの操作のために用いる電気式の装置である。旋回操作レバー装置11および走行操作レバー装置12は、ポテンショメータで構成される電気信号生成部11Aおよび12Aをそれぞれ有し、旋回操作レバー装置11または走行操作レバー装置12が操作されると、操作量に比例した電圧が電気信号生成部11Aまたは12Aから出力される。
The swing
コントローラ101aは、電気信号生成部11Aまたは12Aから出力された電圧に応じて電磁弁13A、13B、14A、14Bに駆動電流（パイロット圧力に対応）を供給する。
The
電磁弁13A、13B、14A、14Bは、パイロットポンプ3から供給されるパイロット1次圧をコントローラ101aから供給される駆動電流に応じたパイロット圧力に減圧し、コントロールバルブ4の旋回スプール5または走行スプール6を切り替える。
本例において、コントローラ101aには、カメラ201（バックカメラ201B、左サイドカメラ201L、右サイドカメラ201R）で撮影された画像情報、角度センサ202で検出した上部旋回体304と下部走行体303の相対角度情報、電気信号生成部11Aおよび12Aにおいて生成された電圧情報、ゲートロックスイッチ103で検出したゲートロックレバー102の位置情報（切り替え状態に対応）が入力される。コントローラ101は、これらの入力情報に基づいて後述の演算処理を実施し、モニタ装置203、スピーカー204に対して制御信号（指示信号）を出力（送信）すると共に電磁弁13A、13B、14A、14Bへ供給される駆動電流を制御してそれらを制御する。
In this example, the
＜コントローラ101a＞
次に、図11および図12を用いて制御装置であるコントローラ101aの機能を説明する。図11は、本発明の第二の実施形態に係わるコントローラ101aの機能ブロック図であり、図12は、本発明の第二の実施形態に係わるコントローラ101aの制御フロー図である。
<
Next, the function of the
図11に示すように、コントローラ101aは、物体検出部101Aaと、操作判定部101Baと、制御演算部101Caと、出力処理部101Da、目標パイロット圧演算部101Eaとを備えている。
As shown in FIG. 11, the
物体検出部101Aaの機能は、第一の実施形態の物体検出部101A（図4）の機能と同様である。
The function of the object detection unit 101Aa is similar to that of the
操作判定部101Baは、電気信号生成部11Aおよび12Aにおいて生成された電圧を監視し、旋回操作レバー装置11および走行操作レバー装置12の操作状態（非操作状態（待機状態）、左旋回操作、右旋回操作、前進操作、後進操作）を判定する。
The operation determination unit 101Ba monitors the voltages generated by the electrical
制御演算部101Caは、物体検出部101Aaの検出結果、操作判定部101Baの判定結果、およびゲートロックスイッチ103で検出したゲートロックレバー102の位置情報（切り替え状態に対応）に基づき、モニタ装置203、スピーカー204、および電磁弁13A、13B、14A、14Bに対する制御信号を演算する（後で説明）。
The control calculation unit 101Ca calculates control signals for the
出力処理部101Daは、制御演算部101Caから入力される制御信号をモニタ装置203、およびスピーカー204に出力すると共に、制御演算部101Caから入力される制御信号に応じて電磁弁13A、13B、14A、14Bへの駆動電流の供給を制御する。出力処理部101Daから制御信号を受信したモニタ装置203は、運転者に対して画像と文字情報を表示することができる。出力処理部101Daから制御信号を受信したスピーカー204は、運転者に対して音声あるいはブザー音を出力することができる。また、電磁弁13A、13B、14A、14Bへの駆動電流の供給・遮断を切り替えることにより、旋回操作レバー装置11および走行操作レバー装置12を有効状態もしくは無効状態にすることができる。
The output processing unit 101Da outputs the control signal input from the control calculation unit 101Ca to the
目標パイロット圧演算部101Eaは、電気信号生成部11Aおよび12Aにおいて生成された電圧を目標パイロット圧に変換する。出力処理部101Daにおいて、変換後の目標パイロット圧を駆動電流に変換することで、電磁弁13A、13B、14A、14Bへの駆動電流を演算することができる。
The target pilot pressure calculation unit 101Ea converts the voltage generated by the electrical
図12を用いてコントローラ101a（の制御演算部101Ca）の制御フローを説明する。
The control flow of the
図12において、S1201～S1207、S1210の処理は、第一の実施形態のS501～S507、S510（図5）の処理と基本的に同様である。 In FIG. 12, the processes of S1201 to S1207 and S1210 are basically the same as the processes of S501 to S507 and S510 (FIG. 5) in the first embodiment.
S1208においては、現状では油圧ショベル301が物体に接触する可能性はないが以降の油圧ショベル301が物体に接触する可能性を抑制するため、出力処理部101Daに対して油圧ショベル301の上面図の画像をモニタ装置203に表示して運転者に物体の存在方向を通知すると共に、文字情報や音声、ブザー音で運転者が物体の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行った場合に操作レバー装置が無効状態に切り替えられることを通知（予告）するように指示する制御信号（指示信号）を出力するのは、第一の実施形態のS508と同様である。
In S1208, although there is currently no possibility that the
一方、S1209においては、現状で油圧ショベル301が物体に接触する可能性が高いため、出力処理部101Daに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するのに加えて、電磁弁13A、13B、14A、14Bへの駆動電流の供給を遮断するように指示する制御信号（指示信号）を出力する。
On the other hand, in S1209, since there is a high possibility that the
電磁弁13A、13B、14A、14Bへの駆動電流の供給を遮断することにより、旋回操作レバー装置11および走行操作レバー装置12は無効状態に切り替わり、油圧ショベル301の動作が抑止される。また、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体の存在方向を通知すると共に、例えば「右旋回操作が行なわれたため、操作レバーをロックしました」といった文字情報を表示し、運転者が物体の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行ったことを通知する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。
By cutting off the supply of drive current to solenoid
＜コントローラ101aの動作例＞
油圧ショベル301が待機状態において、図2のように上部旋回体304の左側方の領域SL内に物体OB1が存在する場合について、コントローラ101aの機能を説明する。
<Example of operation of
The function of the
図12において、ゲートロックスイッチ103の出力からゲートロックレバー102が下げ側、すなわち操作レバー装置有効状態側に切り替えられていると判定され（S1201）、カメラ201（201B、201L、201R）で撮影された画像を物体検出部101Aaで画像処理を行った結果、領域SLに物体OB1が存在すると判定され（S1202→S1204）、電気信号生成部11Aおよび12Aにおいて生成された電圧から操作判定部101Baにおいて旋回操作レバー装置11が右旋回方向（右旋回側）に非操作状態、すなわち待機状態にあると判定される場合（S1205）、出力処理部101Daに対して油圧ショベル301の上面図の画像をモニタ装置203に表示して運転者に物体OB1の存在方向を通知すると共に、文字情報や音声、ブザー音で運転者が物体OB1の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行った場合に操作レバー装置が無効状態に切り替えられることを通知（予告）するように指示する制御信号（指示信号）を出力するのは（S1208）、第一の実施形態と同様である。
In FIG. 12, it is determined from the output of the
この状態から、運転者が旋回操作レバー装置11を右旋回方向（右旋回側）へ操作する（右方向へ倒す）と、電気信号生成部11Aにおいて生成された電圧が操作判定部101Baに出力される。電圧が閾値を上回ると、操作判定部101Baにおいて右旋回操作が行われたと判定される（S1205）。このとき、制御演算部101Caは、出力処理部101Daに対してモニタ装置203に上面図の画像と文字情報を表示し、スピーカー204から音声あるいはブザー音を出力するのに加えて、電磁弁13Aへの駆動電流の供給を遮断するように指示する制御信号（指示信号）を出力する（S1209）。電磁弁13Aへの駆動電流は、目標パイロット圧演算部101Eaにおいて電圧を目標パイロット圧に変換し、さらに出力処理部101Daにおいて駆動電流に変換することで演算される。
When the driver operates the turning
電磁弁13Aへの駆動電流の供給を遮断することにより、旋回操作レバー装置11は無効状態に切り替わり、右方向への旋回が抑止される。また、モニタ装置203は、図2のような油圧ショベル301の上面図の画像を表示することで、運転者に物体OB1の存在方向を通知すると共に、例えば「右旋回操作が行なわれたため、操作レバーをロックしました」といった文字情報を表示し、運転者が物体OB1の存在方向へ油圧ショベル301が進む（油圧ショベル301を動かす）操作を行ったことを通知する。スピーカー204も、音声あるいはブザー音を出力することで、運転者に一層の注意を促す。
By cutting off the supply of drive current to the
右方向への旋回を抑止する手段は、出力処理部101Daからゲートロックリレー108に対して操作レバー装置無効状態の電気信号を出力してゲートロック弁109を中立位置に切り替えることにより、電磁弁13Aのパイロット1次圧側をタンク110と接続しても良い。
The means for preventing rightward rotation may be to connect the pilot primary pressure side of
前記のように、操作判定部101Baにおいて右旋回操作が行われたと判定する電圧（操作装置である旋回操作レバー装置11が右旋回方向へ操作されていると判定する操作量に対応）の閾値は、コントロールバルブ4の旋回スプール5に設けられた油路が開口し始める電圧（換言すれば、コントロールバルブ4の旋回スプール5開口が開始する操作量）よりも低く設定することで、旋回油圧モータ319が動き出す前に旋回操作レバー装置11が操作されたか否かを判定できる。
As described above, the threshold voltage for determining that a right turn operation has been performed in the operation determination unit 101Ba (corresponding to the amount of operation for determining that the swing
上述以外の制御機能は、第一の実施形態における制御機能と同様である。 Control functions other than those described above are the same as those in the first embodiment.
＜効果＞
以上で説明したように、第一の実施形態の建設機械（油圧ショベル）301において、操作装置は油圧式であり、無効状態への切り替えは、ゲートロック弁109によってパイロット1次圧を遮断することによって行われる。一方、第二の実施形態の建設機械（油圧ショベル）301において、操作装置は電気式であり、無効状態への切り替えは、コントロールバルブ4のスプールを切り替える電磁弁13A、13B、14A、14Bへの駆動電流の供給を遮断することによって行われる。
＜Effects＞
As described above, in the construction machine (hydraulic excavator) 301 of the first embodiment, the operating device is hydraulic, and switching to the disabled state is performed by cutting off the pilot primary pressure with the
以上のように構成することで、第一の実施形態と同様の効果が得られると共に、油圧式または電気式の操作装置を備える建設機械（油圧ショベル）301において、無効状態への切り替え手段を最低限の構成で実現でき、操作装置が油圧式、電気式いずれの場合でも制御システムないし制御装置であるコントローラを構成することができる。 The above configuration provides the same effects as the first embodiment, and in a construction machine (hydraulic excavator) 301 equipped with a hydraulic or electric operating device, a switching means to an invalid state can be realized with a minimum configuration, and a controller that is a control system or control device can be configured whether the operating device is hydraulic or electric.
なお、上記実施形態では、走行後進、右旋回、左旋回の操作が行われた際に、油圧ショベル301が進むと予想される領域に着目し、油圧ショベル301を動かす操作を行うための操作装置として、油圧ショベル301の旋回を操作する旋回操作レバー装置7および油圧ショベル301の走行を操作する走行操作レバー装置8の有効状態と無効状態とを切り替える形態について説明したが、油圧ショベル301のフロント機構300（ブーム310、アーム312、バケット314）の操作が行われた際に、油圧ショベル301が進むと予想される領域に着目し、フロント機構300（ブーム310、アーム312、バケット314）のアクチュエータ（ブームシリンダ311、アームシリンダ313、バケットシリンダ315）の動作を操作する操作装置の有効状態と無効状態とを切り替えるものについても、同様に適用可能であることは勿論である。
In the above embodiment, the focus is on the area in which the
なお、本発明は上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形形態が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modified forms. The above-described embodiment has been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to having all of the configurations described.
また、上記した実施形態のコントローラの各機能は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアで実現してもよい。また、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。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、コントローラ内の記憶装置の他に、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。 Furthermore, each function of the controller in the above-described embodiment may be realized in hardware, for example by designing some or all of them in an integrated circuit. Also, each function may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as the programs, tables, and files that realize each function may be stored in a storage device within the controller, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or other recording device, or an IC card, SD card, DVD, or other recording medium.
1 エンジン
2 メインポンプ
3 パイロットポンプ
4 コントロールバルブ
5 旋回スプール
6 走行スプール
7 旋回操作レバー装置（操作装置）
7A、7B パイロット圧生成部
8 走行操作レバー装置（操作装置）
8A、8B パイロット圧生成部
11 旋回操作レバー装置（操作装置）
11A 電気信号生成部
12 走行操作レバー装置（操作装置）
12A 電気信号生成部
13A、13B、14A、14B 電磁弁
101、101a コントローラ（制御装置）
101A、101Aa 物体検出部
101B、101Ba 操作判定部
101C、101Ca 制御演算部
101D、101Da 出力処理部
101Ea 目標パイロット圧演算部
102 ゲートロックレバー（切替装置）
103 ゲートロックスイッチ
104～107 パイロット圧センサ
108 ゲートロックリレー
109 ゲートロック弁
110 タンク
201 カメラ（物体検出装置）
202 角度センサ（相対角度検出装置）
203 モニタ装置
204 スピーカー
300 フロント機構
301 油圧ショベル（建設機械）
302a、302b 履帯
303 下部走行体
304 上部旋回体
305 運転室
310 ブーム
311 ブームシリンダ
312 アーム
313 アームシリンダ
314 バケット
315 バケットシリンダ
318a、318b 走行油圧モータ
319 旋回油圧モータ
1 Engine
2. Main pump
3 Pilot Pump
4. Control valve
5 Swivel spool
6 Traveling spool
7. Swing operation lever device (operation device)
7A, 7B Pilot pressure generating section
8. Travel control lever device (operation device)
8A, 8B Pilot pressure generating section
11 Swing operation lever device (operation device)
11A Electrical signal generator
12 Travel control lever device (operation device)
12A Electrical signal generator
13A, 13B, 14A, 14B solenoid valves
101, 101a Controller (control device)
101A, 101Aa Object detection unit
101B, 101Ba Operation Judgment Section
101C, 101Ca control and calculation section
101D, 101Da output processing section
101Ea Target pilot pressure calculation unit
102 Gate lock lever (switching device)
103 Gate lock switch
104～107 Pilot pressure sensor
108 Gate Lock Relay
109 Gate lock valve
110 Tank
201 Camera (Object detection device)
202 Angle sensor (relative angle detection device)
203 Monitor Device
204 Speaker
300 Front mechanism
301 Hydraulic excavator (construction machinery)
302a, 302b tracks
303 Undercarriage
304 Upper rotating body
305 Cab
310 Boom
311 Boom cylinder
312 Arm
313 Arm Cylinder
314 Bucket
315 Bucket Cylinder
318a, 318b Travel hydraulic motor
319 Swing hydraulic motor
Claims (2)
前記建設機械の周囲の物体を検出する物体検出装置と、
前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な切替装置と、
前記切替装置とは別に、前記物体検出装置と前記操作装置との出力に基づいて前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な制御装置と、を備える建設機械であって、
前記制御装置は、
前記建設機械の待機状態において、前記切替装置によって前記操作装置が有効状態に切り替えられている状態で、前記物体検出装置と前記操作装置との出力に基づいて、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしていると判定した場合に、前記操作装置を無効状態に切り替えると共に、前記運転者に物体が存在する方向と、その方向に前記建設機械を動かす操作を行ったことを通知し、
前記建設機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体と前記下部走行体の相対角度を検出する相対角度検出装置とを備え、
前記物体検出装置は、前記上部旋回体に取り付けられており、
前記制御装置は、前記相対角度検出装置で検出された相対角度だけ前記建設機械周囲の所定領域を前記上部旋回体の旋回中心周りで回転させ、回転後の前記建設機械周囲の所定領域と前記上部旋回体に取り付けられた前記物体検出装置が物体を検出可能な検出領域とが重なる領域において物体が存在しているか否かを判定し、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしているか否かを判定することを特徴とする建設機械。 an operation device for an operator to operate an actuator of the construction machine;
an object detection device for detecting objects around the construction machine;
A switching device capable of switching between an enabled state and an disabled state of the operation device;
A construction machine including a control device capable of switching between an enabled state and an disabled state of the operation device based on outputs of the object detection device and the operation device, separately from the switching device,
The control device includes:
When the operation device is switched to an enabled state by the switching device while the construction machine is in a standby state, if it is determined based on outputs from the object detection device and the operation device that the driver is operating to move the construction machine in a direction in which an object is present, the operation device is switched to an disabled state and the driver is notified of the direction in which the object is present and that an operation has been performed to move the construction machine in that direction ,
The construction machine includes a lower traveling body, an upper rotating body rotatably provided on the lower traveling body, and a relative angle detection device that detects a relative angle between the upper rotating body and the lower traveling body,
The object detection device is attached to the upper rotating body,
The control device rotates a predetermined area around the construction machine around the center of rotation of the upper rotating body by the relative angle detected by the relative angle detection device, determines whether an object is present in an area where the predetermined area around the construction machine after rotation overlaps with a detection area in which the object detection device attached to the upper rotating body can detect an object, and determines whether the driver is operating the construction machine in the direction in which the object is present .
前記建設機械の周囲の物体を検出する物体検出装置と、
前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な切替装置と、
前記切替装置とは別に、前記物体検出装置と前記操作装置との出力に基づいて前記操作装置の有効状態と無効状態とを切り替え可能な制御装置と、を備える建設機械であって、
前記制御装置は、
前記建設機械の待機状態において、前記切替装置によって前記操作装置が有効状態に切り替えられている状態で、前記物体検出装置と前記操作装置との出力に基づいて、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしていると判定した場合に、前記操作装置を無効状態に切り替えると共に、前記運転者に物体が存在する方向と、その方向に前記建設機械を動かす操作を行ったことを通知し、
前記建設機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体と前記下部走行体の相対角度を検出する相対角度検出装置とを備え、
前記物体検出装置は、前記上部旋回体に取り付けられており、
前記制御装置は、前記相対角度検出装置で検出された相対角度だけ前記上部旋回体の後方領域を前記上部旋回体の旋回中心周りで回転させ、回転後の前記上部旋回体の後方領域と前記上部旋回体に取り付けられた前記物体検出装置が物体を検出可能な検出領域とが重なる領域ならびに前記上部旋回体の側方領域において物体が存在しているか否かを判定し、前記運転者が物体が存在する方向へ前記建設機械を動かす操作をしているか否かを判定することを特徴とする建設機械。 an operation device for an operator to operate an actuator of the construction machine;
an object detection device for detecting objects around the construction machine;
A switching device capable of switching between an enabled state and an disabled state of the operation device;
A construction machine including a control device capable of switching between an enabled state and an disabled state of the operation device based on outputs of the object detection device and the operation device, separately from the switching device,
The control device includes:
When the operation device is switched to an enabled state by the switching device while the construction machine is in a standby state, if it is determined based on outputs from the object detection device and the operation device that the driver is operating to move the construction machine in a direction in which an object is present, the operation device is switched to an disabled state and the driver is notified of the direction in which the object is present and that an operation has been performed to move the construction machine in that direction ,
The construction machine includes a lower traveling body, an upper rotating body rotatably provided on the lower traveling body, and a relative angle detection device that detects a relative angle between the upper rotating body and the lower traveling body,
The object detection device is attached to the upper rotating body,
The control device rotates the rear area of the upper rotating body around the rotation center of the upper rotating body by the relative angle detected by the relative angle detection device, determines whether or not an object is present in an area where the rear area of the upper rotating body after rotation overlaps with a detection area in which the object detection device attached to the upper rotating body can detect an object, and in a lateral area of the upper rotating body, and determines whether or not the driver is operating the construction machine in the direction in which the object is present .
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