JP7575153B2

JP7575153B2 - 制御装置、制御システム、及び制御方法

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Publication number: JP7575153B2
Application number: JP2020186817A
Authority: JP
Inventors: 大輔太田; 陽輔角野; 利行豊嶋
Original assignee: NEC Corp; NEC Communication Systems Ltd
Current assignee: NEC Corp; NEC Communication Systems Ltd
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2024-10-29
Anticipated expiration: 2040-11-09
Also published as: JP2022076406A; US20230417018A1; WO2022097570A1

Description

本発明は、制御装置、制御システム、及び制御方法に関する。

近年、労働者人口の減少や労働力不足による作業負荷の増大への対応として、ロボットの活用が注目されている。例えば建設業界においては、現場作業員の高齢化、若手就業者の減少等による労働力不足と技能の継承のため、自律型の建設機械を用いた施工の自動化が求められている。しかし、建設機械は大型であり、他の建設機械や設備との接触は大事故に発展する虞があることから、自動運転による操作においては、目的外の構造物（例えばダンプや柱等）への接触を回避する必要がある。

例えば、特許文献１には、障害物に対して設定された侵入不可領域にショベルが侵入した場合に、ショベルを減速または停止する技術が記載されている。

国際公開ＷＯ２０１９／１８９２０３号公報

特許文献１に記載のショベルにおいては、ショベルが動作している最中に侵入不可領域に侵入した場合は、センサ情報を取得して解析後に制御するまでの間に、ショベルが障害物に接触する可能性がある。そのような可能性を低減するために、例えば侵入不可領域を実際よりも広く設定するということが考えられる。しかし、侵入不可領域を広く設定すれば接触の可能性は低減するものの、侵入不可領域に侵入する可能性は増大するため、ショベルを減速または停止する必要が生じやすく、稼働率が低下する虞がある。

本発明の一態様は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制する、作業機械の制御装置、制御システム及び制御方法を提供することである。

本発明の一態様に係る制御装置は、可動部を有する作業機械を制御する制御装置であって、前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する取得手段と、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段と、を備える。

本発明の一態様に係る制御システムは、可動部を有する作業機械を制御する制御システムであって、制御装置と、前記作業機械の姿勢を示す状態情報を取得する第１のセンサと、を含み、前記制御装置は、前記状態情報と前記作業機械の動作を示す動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、前記安全距離と前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段と、を備える。

本発明の一態様に係る制御方法は、可動部を有する作業機械を制御する制御方法であって、少なくとも１つのプロセッサが、前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得すること、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定すること、及び前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御すること、を含む。

本発明の一態様によれば、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制する、作業機械の制御装置、制御システム及び制御方法を提供することができる。

本発明の例示的実施形態１に係る制御システムの構成を示すブロック図である。例示的実施形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。例示的実施形態１に係る作業機械の制御方法のフローチャートである。本発明の例示的実施形態２に係る制御システムの構成を示す図である。例示的実施形態２に係る作業場所における侵入禁止エリアの設定例である。侵入禁止エリアを導出するための、可動部の形状を示す概略図である。例示的実施形態２に係るバックホウの制御方法の流れを示すフロー図である。本発明の例示的実施形態３に係る制御システムの構成を示す図である。例示的実施形態３に係るバックホウの制御方法の流れを示すフロー図である。ソフトウェアによって制御装置を実現するための構成図である。

〔例示的実施形態１〕
本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。

（制御システムの構成）
図１は、例示的実施形態１に係る制御システム１の構成を示すブロック図である。制御システム１は、可動部を有する作業機械を制御する制御システムであって、制御装置３０と、作業機械の姿勢を示す状態情報を取得する第１のセンサ４０と、を備える。具体的には、制御システム１は、状態情報を取得する第１のセンサ４０と、状態情報と作業機械の動作を示す動作情報とに基づいて、作業機械の可動部と周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定部３５と、安全距離と作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報とに応じて、作業機械の動作を制御する動作制御部３６と、を備える。特定部３５は、本例示的実施形態において特定手段を実現する構成である。動作制御部３６は、本例示的実施形態において動作制御手段を実現する構成である。安全距離とは、バックホウの各部が、移動しうる領域を規定する距離である。具体的には、バックホウの各部と物体との距離がその安全距離以上となるように制御するための目標値である。なお、第１のセンサ４０と制御装置３０（特定部３５と動作制御部３６）とは、有線による接続のほか、４Ｇ、５Ｇ（ローカル５Ｇを含む）、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＬＴＥ等の無線により接続して通信してもよい。

なお、図１に示す実施形態では、特定部３５と動作制御部３６が１つの制御装置３０に組み込まれているように記載しているが、これらは必ずしも１つの制御装置に組み込まれる必要はない。例えば、特定部３５と動作制御部３６が異なる装置に配置されていてもよい。そして、これらが有線通信又は無線通信で接続されていてもよい。また、特定部３５と動作制御部３６がクラウド上に配置されていてもよい。

（制御装置の構成）
図２は、例示的実施形態１に係る制御装置３０の構成を示すブロック図である。制御装置３０は、取得部３１と、安全距離特定部（特定部）３５と、動作制御部３６と、を備える。取得部３１は、作業機械の姿勢を示す状態情報、作業機械の動作を示す動作情報、及び、作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する。安全距離特定部３５は、状態情報と動作情報とに基づいて、可動部と周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する。動作制御部３６は、安全距離と周辺情報とに応じて、作業機械の動作を制御する。取得部３１は、本例示的実施形態において取得手段を実現する構成である。安全距離特定部（特定部）３５は、本例示的実施形態において特定手段を実現する構成である。

（制御方法の流れ）
図３は、例示的実施形態１に係る可動部を有する作業機械の制御方法のフローチャートである。制御方法は、ステップＳ１０において、少なくとも１つのプロセッサが、作業機械の姿勢を示す状態情報、作業機械の動作を示す動作情報、及び、作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する。次に、ステップＳ１２において、状態情報と動作情報とに基づいて、可動部と周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する。次に、ステップＳ１４において、安全距離と周辺情報とに応じて、作業機械の動作を制御する。

上記の制御装置、制御システム、及び制御方法によれば、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制する、作業機械の制御装置、制御システム及び制御方法を提供することができる。

〔例示的実施形態２〕
（制御システムの構成）
次に、本例示的実施形態２に係る制御システム２の構成について、図面を参照して説明する。本実施形態２では、無人で作業するバックホウ１００を制御対象とする制御システム２を例にとって説明する。図４は、本発明の例示的実施形態２に係る制御システム２の構成を示す図である。制御システム２は、制御装置３０Ａと、センサ４０（第１のセンサ４０１，４０２，４０３，４０４）とを備える。以下、制御装置３０とセンサ４０について順に説明するが、その前に、バックホウ１００について説明する。

本実施形態に係るバックホウ１００は、制御装置３０Ａから受信する制御指示に基づいて動作する。図４に示すように、バックホウ１００は、走行部１０と、走行部１０に取り付けられた可動部２０と、コントローラ８０と、を含む。走行部１０は、バックホウ１００の前進、後進、右折、左折を可能とする走行装置である。走行部１０は、例えば無限軌道ベルトを用いて走行する。可動部２０は、旋回部２１と、旋回部に取り付けられたブーム２２と、ブーム２２の先端部に取り付けられたアーム２３と、アーム２３の先端部に取り付けられたバケット２４と、を含む。コントローラ８０は、制御装置３０Ａから受信した動作制御信号に従って、バックホウ１００を制御する。

なお、以下の説明では、バックホウ１００が制御装置３０Ａの指示に従って動作することを記載しているが、オペレータによる遠隔操作が行われてもよい。さらに、オペレータによる遠隔操作が作業プログラムとは異なる場合、又は操作ミス等の場合は、制御装置３０Ａが修正するようにしてもよい。なお、制御装置３０Ａは、バックホウ１００に搭載されていてもよい。

旋回部２１は、走行部１０の上で、図の紙面に垂直な平面内での旋回が可能である。なお、バックホウ１００が水平な地面にある場合は、図４の紙面に垂直な平面は水平面となるため、以下ではこの面を便宜的に「水平面」と称する。ブーム２２は、ブーム軸２２１を中心に、水平面に略垂直な平面内で往復旋回が可能である。アーム２３は、ブーム２２と同じ旋回面で、アーム軸２３１を中心に往復旋回が可能である。バケット２４は、アーム２３の旋回面と同じ旋回面で、バケット軸２４１を中心に往復旋回が可能である。

バックホウ１００は、制御装置３０ＡからインターネットＮ１を介して動作制御信号を受けたコントローラ８０によって制御される。バックホウ１００は、無人で所定の作業範囲を走行部１０で移動し、旋回部２１とブーム２２とアーム２３とを操作してバケット２４で土砂を掬い取り、その土砂を所定の位置まで運搬する作業機械である。

なお、バックホウ１００は、コントローラ８０によって制御される場合のほか、操作レバーにアタッチメントを取り付けて、そのアタッチメントに動作制御信号を送ることで操作されてもよい。また、本実施形態では、コントローラ８０がバックホウ１００に搭載されている例を説明しているが、操作方法はこれに限らない。例えば、作業敷地内にサーバを配置して、サーバから動作制御信号を送信してバックホウ１００を操作してもよい。また、サーバは、作業敷地内ではなく、クラウド上に配置してもよい。

（制御装置の構成）
次に、制御装置３０Ａの構成について説明する。図４に示すように、制御装置３０Ａは、可動部２０を有するバックホウ１００を制御する制御装置であって、取得部３１、安全距離特定部３５、動作制御部３６、記憶部３８、及び通信部３９を含む。取得部３１、安全距離特定部３５、動作制御部３６、記憶部３８、及び通信部３９は、互いに電気的に接続されている。

なお、図４に示す実施形態では、取得部３１、安全距離特定部３５、及び動作制御部３６等が１つの制御装置３０Ａに組み込まれているように記載しているが、これらは必ずしも１つの制御装置に組み込まれる必要はない。例えば、取得部３１、安全距離特定部３５、及び動作制御部３６等が別々に配置されていてもよい。そして、これらが有線通信又は無線通信で接続されていてもよい。また、取得部３１、安全距離特定部３５、及び動作制御部３６等がクラウド上にあってもよい。

取得部３１は、バックホウ１００の姿勢を示す状態情報を取得する状態情報取得部３２、バックホウ１００の動作を示す動作情報を取得する動作情報取得部３３、及びバックホウ１００の周辺の物体６０の配置を示す周辺情報を取得する周辺情報取得部３４を含む。状態情報取得部３２は、本例示的実施形態において状態情報取得手段を実現する構成である。動作情報取得部３３は、本例示的実施形態において動作情報取得手段を実現する構成である。周辺情報取得部３４は、本例示的実施形態において周辺情報取得手段を実現する構成である。以下、各部について順に説明する。

状態情報取得部３２は、後述のセンサ４０１，４０２，４０３，及び４０４（これらを総称して「第１のセンサ４０」と称する。）からの検出値（状態情報）を、インターネットＮ１を介して取得する。具体的には、第１のセンサ４０での検出値は、例えば、コントローラ８０に送られ、コントローラ８０が取りまとめてインターネットＮ１を介して制御装置３０Ａに送信される。又は、第１のセンサ４０での検出値は、コントローラ８０を介さずに直接インターネットＮ１を介して制御装置３０Ａに送信されてもよい。

さらに、状態情報取得部３２は、取得した状態情報から、可動部２０の形状を導出する。バックホウ１００の状態情報とは、例えば、旋回部２１、ブーム２２、アーム２３、及びバケット２４のそれぞれの旋回角度であり、これらから可動部２０の形状を導出することができる。形状とは、例えば、可動部２０の特定点における３次元座標であってもよい。３次元座標は、後述する周辺情報に基づき生成される３次元マップの座標系と同じ座標系である。

特定点とは、障害物に衝突する可能性が高い点である。可動部２０の特定点は、例えば、ブーム２２の先端部、アーム２３の先端部、及びバケット２４の先端部等としてもよい。また、走行部１０の特定点は、例えば走行部１０の左右の前端部及び左右の後端部としてもよい。

なお、バックホウ１００の状態情報として、バックホウ１００の位置情報と向き情報を含めてもよい。位置情報は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて取得することができる。向き情報とは、走行部１０の向きである。向き情報は、方位センサを用いて取得することができる。又は、バックホウ１００の位置情報と向き情報は、作業開始前の停止位置である初期位置と向きを、記憶部３８に記憶した周辺情報に記憶させ、作業開始後のバックホウ１００の動作情報から移動方向と移動距離を導出し、移動先での位置と向きを随時更新し、位置情報と向き情報として利用してもよい。

動作情報取得部３３は、バックホウ１００の動作情報を取得する。バックホウ１００の動作情報は、例えば、バックホウ１００の動特性を示す情報である。動特性を示す情報には、走行部１０の動特性を示す情報又は可動部２０の動特性を示す情報が含まれる。動特性を示す情報とは、バックホウ１００の各部の動作の特性を示す情報である。具体的には、例えば、バックホウ１００の各部が停止しているか、動いているか、又は動き始めようとしているか、の情報である。また、動いている、又は動き始めている場合は、その速度又は加速度等である。動特性には、例えば、可動部２０の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる。なお、速度には、角速度が含まれ、加速度には角加速度が含まれる。

バックホウ１００の各部の動作の速度又は加速度が大きくなると、他の物体に衝突する危険度が大きくなる。また、速度又は加速度が大きいと、衝突時の衝撃が大きくなり、危険度も高くなる。つまり、動特性は、危険度を示す指標でもあり、動特性により危険度を推定することができる。また、このような危険度に応じて、バックホウ１００の動作を制御してもよい。

速度、加速度等の動作情報は、第１のセンサ４０からの検出値から取得することができる。例えば、第１のセンサ４０が、加速度センサなどのように、速度及び加速度を検出できる場合は、第１のセンサ４０の検出値から速度及び加速度を直接導出することができる。また、第１のセンサ４０が速度及び加速度を検出できない場合でも、バックホウ１００の各部位の距離と第１のセンサ４０が検出するバックホウ１００の各部位の直近の旋回角度とから、単位時間あたりにバックホウ１００の各部位がそれぞれどの程度動いたかの移動距離を計算し、その移動距離と単位時間とから速度や加速度を導出することができる。これにより、３次元座標における、走行部１０を含めた可動部２０の特定点の速度（又は角速度）、及び加速度（又は角加速度）を導出することができる。

なお、動作情報は、例えば、動作制御部３６が出力する動作制御信号から取得してもよい。例えば、動作制御信号に基づく走行部１０と可動部２０の各部の動きの速度及び加速度をデータベース化しておき、データベースを参照して動作制御信号から各部の動きの速度及び加速度を導出することができる。このデータベースは、動作制御信号に基づく走行部１０と可動部２０の各部の動きの速度及び加速度を予め観測して作成してもよい。また、動作制御信号に加え、バックホウ１００の姿勢を示す状態情報も含めてデータベース化してもよい。

周辺情報取得部３４は、記憶部３８に記憶された周辺情報を取得し、３次元マップを生成する。具体的には、周辺情報は、バックホウ１００の作業場所に存在する物体の位置（表面）データを３次元的に記録した情報である。周辺情報は、後述する侵入禁止エリアを含んでもよい。

安全距離特定部３５は、状態情報と動作情報とに基づいて、可動部２０と周辺の物体６０との間に設定される安全距離を特定する。状態情報と動作情報は前述したとおりである。安全距離特定部３５は、例えば、可動部２０の速度又は加速度に応じて、安全距離を特定する。また、安全距離特定部３５は、走行部１０の速度又は加速度を加味した可動部２０の速度又は加速度に応じて、安全距離を特定することが好ましい。

安全距離とは、バックホウ１００の各部（例えば、特定点）が、移動しうる領域を規定する距離である。具体的には、バックホウ１００の各部と物体との距離がその安全距離以上となるように制御するための目標値である。安全距離特定部３５は、バックホウ１００の動作情報に応じて、安全距離を変化させる。安全距離の具体的な導出方法については後述する。

動作制御部３６は、周辺情報が示す物体６０と、可動部２０との間の距離が、安全距離未満となった場合に、当該物体６０を回避するように可動部２０を制御する。具体的には、動作制御部３６は、物体６０と、可動部２０との間の距離が、安全距離未満となった場合に、旋回部２１、ブーム２２、アーム２３、又はバケット２４を移動させ、物体６０との衝突を回避する。また、バックホウ１００の各部の移動速度を低減してもよい。最終的には、動作制御部３６は、バックホウ１００を停止させてもよい。

周辺情報は、バックホウ１００が作業を行う作業現場に存在する物体６０の３次元的配置を示す情報である。作業現場に存在する物体６０は、「周辺の物体」とも称する。なお、周辺の物体６０の位置に基づいて生成された、後述する侵入禁止エリア７０も周辺情報の一部であってもよい。本実施形態においては、周辺情報は、記憶部３８に予め記憶されている。具体的には、周辺情報は、作業を開始する前に記憶部３８に記憶される。例えば、周辺情報は、作業を開始する前に、オペレータが入力してもよいし、制御装置３０Ａが、施設情報を集約するサーバ等から収集しても良い。

記憶部３８は、上述の周辺情報を予め記憶しているほか、ＲＯＭ（Read Only Memory）に、状態情報取得部３２、動作情報取得部３３、周辺情報取得部３４、安全距離特定部３５、及び動作制御部３６のプログラムを記憶していてもよい。このようなプログラムは、制御装置３０Ａの１又は複数のプロセッサにより、ＲＡＭに展開され、実行されてもよい。これにより、各プログラムを各部として機能させることができる。

センサ（第１のセンサ）４０は、例えば、旋回部２１、ブーム２２、アーム２３、及びバケット２４のそれぞれの旋回角度を検出するセンサである。具体的には、センサ４０１は、旋回部２１の旋回角度を検出する、例えばジャイロセンサである。また、センサ４０１は、旋回部２１を旋回させるモータの回転数を検出するエンコーダでもよい。センサ４０２は、ブーム２２の水平面からの角度を検出する傾斜センサ又はジャイロセンサである。センサ４０２は、ブーム２２を旋回させる油圧シリンダのロッドの移動距離を検出するエンコーダでもよい。センサ４０３は、アーム２３の、ブーム２２に対する角度を検出する、例えば傾斜センサ、ジャイロセンサ、又はエンコーダである。センサ４０４は、バケット２４の、アーム２３に対する角度を検出する、例えば傾斜センサ、ジャイロセンサ、又はエンコーダである。なお、センサ４０２～４０４は、それぞれ、バックホウ１００の外部に設置されてもよいし、内部に設置されてもよい。外部に設置される場合、センサ４０２～４０４は、それぞれ、傾斜センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、ストロークセンサ、又はエンコーダ等である。また、内部に設置される場合、センサ４０２～４０４は、それぞれ、圧力センサ、流量センサ、シリンダセンサ、油圧センサ、又はストロークセンサ等である。

（安全距離の設定）
次に、安全距離特定部３５による安全距離の設定方法について説明する。まず、安全距離特定部３５は、周辺情報に基づいて、侵入禁止エリア７０を予め生成しておく構成としてもよい。侵入禁止エリア７０は、バックホウ１００が接触してはいけない物体、又は侵入してはいけないエリアを面で表したものである。

侵入禁止エリア７０は、物体６０を取り囲む、所定の形状の面として設定してもよい。例えば、図５に示すように、作業場所にある資材置場の周囲に矩形状の面である侵入禁止エリア７０Ａを設ける。また、上方に通された梁の周囲に矩形状の面である侵入禁止エリア７０Ｂを設ける。なお、可動部２０が到達できる最大到達高さ以上の高さには、侵入禁止エリア７０Ｂを設定する必要はない。つまり、侵入禁止エリア７０Ｂを設定する上限は、可動部２０が到達できる最大到達高さまででよい。また、バックホウ１００が作業できない斜面がある領域の手前に、侵入禁止エリア７０Ｃを設ける。侵入禁止エリア７０Ｃの幅及び奥行はバックホウ１００の到達範囲に合わせて設定可能である。

侵入禁止エリア７０Ａ、７０Ｂは、バックホウ１００が資材置場及び梁等の物体６０に接触しないための制限エリアである。一方、侵入禁止エリア７０Ｃは、バックホウ１００が作業できない斜面に侵入しないように規制する制限エリアである。このように、所定の面を設定することにより、接触防止のためだけでなく、転落防止のための侵入禁止エリアを設けることができる。

以上のように、物体６０を取り囲む規則的な形状の面を侵入禁止エリアとすることにより、不規則な物体６０の表面を侵入禁止エリアとする場合に比べて、侵入禁止エリアのデータ量、及び安全距離の設定に必要なデータ量と計算量を低減でき、安全距離の演算速度を速めることができる。

安全距離特定部３５は、状態情報と、動作情報と、に基づいて、例えば可動部２０の特定点の安全距離を特定する。より具体的には、安全距離特定部３５は、可動部２０の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、安全距離を、楕円体の半径として特定する。以下では、バケット２４の先端部から物体６０までの間の安全距離を特定する一例を説明する。

図６は、可動部２０の形状を示す概略図である。図６に示すように、バケット２４の先端部の３次元座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とする。この３次元座標系は、周辺情報を表す３次元座標系と同じである。バケット２４の先端部の３次元座標は、状態情報から導出することができる。例えば、ブーム軸２２１の中点を３次元座標の原点とすると、各座標は、下記式（１）のように表される。ここで、θ_０はバックホウ１００の向き、θ_１はブーム角、θ_２はアーム角、θ_３はバケット角を示す。ブーム角θ_１は、基準面（旋回部２１の旋回面）からのブーム２２の角度、アーム角θ_２は、ブーム２２に対するアーム２３の角度、バケット角θ_３は、アーム２３に対するバケット２４の角度である。

安全距離は、バックホウ１００の動作又はセンサ特性に合わせて、可変長の楕円体として表すことができる。つまり、物体６０の任意の点（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）がバケット２４の先端部に衝突するか否かは、以下の式（２）で算出することができる。

上記式（２）の等号が成り立つ（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）は、楕円体を形成し、それより外部の点であればバケット２４の先端部に衝突しないと判定される。上記式（２）において、ａ，ｂ，ｃは可変数であり、これらを変えることにより、それぞれ楕円体の３軸方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向）の半径距離を変えることができる。

例えば、可動部２０の移動速度ベクトルが大きい軸方向には大きく安全距離を取るべきであることから、下記式（３）に示す移動速度ベクトルに合わせて楕円体の各軸半径を決定することができる。移動速度は、動作情報から導出することができる。

式（３）に示すｆ_ａ（ｖ_ｘ）は、可変数ａを、ｘ軸方向の速度ｖ_ｘに応じて変化させる正の相関を有する関数である。つまり、速度ｖ_ｘが大きいほど、可変数ａは大きくなる。同様に、ｆ_ｂ（ｖ_ｙ）は、可変数ｂを、ｙ軸方向の速度ｖ_ｙに応じて変化させる正の相関を有する関数である。また、ｆ_ｃ（ｖ_ｚ）は、可変数ｃを、ｚ軸方向の速度ｖ_ｚに応じて変化させる正の相関を有する関数である。これにより、移動速度が大きい軸方向には大きい安全距離を取ることができる。

また、例えば、下記式（４）に示すように、センサ４０の誤差特性に合わせて楕円体の半径を変えることができる。

式（４）は、センサ４０４からの出力に誤差が含まれている場合に、その誤差を考慮して半径を決めるための計算式である。具体的には、検出されたバケット角θ_３に、ｘ軸方向の角度誤差Δθ_３ｘ、ｙ軸方向の角度誤差Δθ_３ｙ、及びｚ軸方向の角度誤差Δθ_３ｚが含まれている場合に、式（２）における可変数ａ，ｂ，ｃをａ’，ｂ’，ｃ’に置き換える。式（４）中のｌは、バケット軸２４１からバケット２４の先端部までの距離である。これにより、センサ４０４に誤差があっても、その誤差を考慮して安全側に安全距離を設定することができる。

安全距離は、バックホウ１００の状態情報と動作情報に応じて適時に変更される。例えば、可動部２０の一部の速度が変化した場合は、安全距離特定部３５が安全距離を再計算するように設定してもよい。これにより、バックホウ１００が稼働中の場合は、短時間で安全距離が再計算され、更新されうる。

以上のようにして３次元方向の安全距離が設定されると、動作制御部３６は、設定された安全距離に応じて、バックホウ１００の動作を制御することができる。例えば、動作制御部３６は、物体６０と、バケット２４の先端部との間の距離が、安全距離未満となった場合に、当該物体６０を回避するように可動部２０を制御する。また、動作制御部３６は、侵入禁止エリア７０と、バケット２４の先端部との間の距離が、安全距離未満となった場合に、当該侵入禁止エリア７０を回避するように可動部２０を制御してもよい。

上述の安全距離の特定方法においては、バックホウ１００、特に可動部２０の動特性（例えば、移動速度ベクトル）を考慮して、速度が大きい方向については安全距離を大きく取り、速度が小さい方向については安全距離を小さく取ることができる。従って、安全距離を必要最小限の距離で特定することができる。

（制御システム２の構成及び効果）
以上のように、本例示的実施形態２に係る制御システム２においては、可動部２０を有する作業機械（バックホウ１００）の制御装置３０Ａと、バックホウ１００の姿勢を示す状態情報を取得する第１のセンサ４０と、を含み、制御装置３０Ａは、状態情報と、バックホウ１００の動作情報と、に基づいて、可動部２０と周辺の物体６０との間に設定される安全距離を特定し、安全距離と周辺情報に応じて、バックホウ１００の動作を制御する構成が採用されている。このため、本例示的実施形態２に係る制御システム２によれば、バックホウ１００の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

なお、動作制御部３６は、物体６０とバックホウ１００との間の距離が安全距離未満となった場合に、最終的にバックホウ１００を停止させる場合がある。その場合は、動作制御部３６は、バックホウ１００の可動部２０を折り畳んで衝突の虞がない安全な領域まで退避させ、予め設定されていた作業領域の別な場所に向けて移動させ、作業を再開させてもよい。

（制御装置３０Ａの構成及び効果）
また、本例示的実施形態２に係る制御装置３０Ａにおいては、バックホウ１００の状態情報、バックホウ１００の動作情報、及び、バックホウ１００の周辺の物体６０の配置を示す周辺情報を取得する取得部と、状態情報と動作情報とに基づいて、可動部２０と周辺の物体６０との間に設定される安全距離を特定する特定部と、安全距離と周辺情報とに応じて、バックホウ１００の動作を制御する動作制御部と、を備えている。このため、本例示的実施形態２に係る制御装置３０Ａによれば、バックホウ１００の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

（制御方法の流れ）
本例示的実施形態に係る制御方法Ｓ２の流れについて、図７を参照して説明する。図７は、バックホウ１００の制御方法Ｓ２の流れを示すフロー図である。

まず、ステップＳ２０において、周辺情報取得部（少なくとも１つのプロセッサ）３４は、記憶部３８からバックホウ１００の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する。次に、ステップＳ２１において、状態情報取得部（少なくとも１つのプロセッサ）３２は、センサ４０からバックホウ１００の姿勢を示す状態情報を取得する。次に、ステップＳ２２において、動作情報取得部（少なくとも１つのプロセッサ）３３は、動作制御部３６からバックホウ１００の動作を示す動作情報を取得する。次に、ステップＳ２３において、安全距離特定部３５は、状態情報と動作情報とに基づいて、バックホウ１００の可動部２０と周辺の物体６０との間に設定される安全距離を特定する。次に、ステップＳ２４において、動作制御部３６は、安全距離と周辺情報とに応じてバックホウ１００の動作を制御する。次に、ステップＳ２５において、動作制御部３６は、動作制御が終了したか否かを判定する。動作制御が終了した場合（ステップＳ２５：Ｙ）は、動作制御は終了する。動作制御が終了していない場合（ステップＳ２５：Ｎ）は、動作制御はステップＳ２１に戻る。動作制御が終了した場合とは、例えば、バックホウ１００の作業が終了した場合、又は制御装置３０Ａが動作制御終了の指示を受信した場合等である。

なお、ステップＳ２２の動作情報はバックホウ１００の動特性を示す情報であってもよいこと、動特性には、可動部２０の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれることは、前述のとおりである。ステップＳ２３の安全距離を特定することは、可動部２０の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定すること、及び安全距離を、楕円体の半径として特定することを含むことは、前述のとおりである。ステップＳ２４のバックホウ１００の動作を制御することは、周辺情報が示す物体６０と、可動部２０との間の距離が、安全距離未満となった場合に、当該物体６０を回避するように可動部２０を制御することを含むことは、前述のとおりである。

なお、バックホウ１００の形状又は移動状態（移動又は旋回の有無、移動速度、加速度、角速度、角加速度等）が変わった場合は、新たに状態情報と動作情報を取得して、安全距離を特定し直し、新たな安全距離と周辺情報に応じて動作制御を行うことが好ましい。

（制御方法Ｓ２の効果）
以上のように、本例示的実施形態に係る制御方法Ｓ２においては、状態情報と動作情報と周辺情報とを取得し、状態情報と動作情報とに基づいて安全距離を特定し、その安全距離と周辺情報とに応じてバックホウ１００の動作を制御する、という構成が採用されている。このため、本例示的実施形態に係る制御方法Ｓ２によれば、バックホウ１００の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

〔例示的実施形態３〕
次に、本発明の第３の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態２にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。

図８は、本発明の例示的実施形態３に係る制御システム３の構成を示す図である。本実施形態３に係る制御システム３は、制御装置３０Ｂと、距離情報を取得する距離センサ（第２のセンサ）５０を備えている。制御対象であるバックホウ１００は、例示的実施形態２に係るバックホウ１００と同じ構成であるので、説明は省略する。

距離センサ５０は、例えば、レーザによって物体までの位置を計測する３ＤＬｉｄａｒ（３Ｄ Laser Imaging Detection and Ranging）である。３ＤＬｉｄａｒは、作業場所の高所に配置され、レーザ光を出射して、周辺の物体６０から反射波が戻ってくるまでの時間を計測する。なお、距離センサ５０は３ＤＬｉｄａｒに限られず、周辺情報を取得可能なセンサであればよく、例えばＴｏＦ（Time of Flight）カメラ等でもよい。ＴｏＦカメラは、光を出射してその反射光が戻ってくるまでの時間を計測して距離に換算することにより、周辺情報を取得する。周辺情報は、例えば、バックホウ１００の起動時に取得されてもよい。また、周辺情報は、例えば、定時（７時、１２時、２０時等）に取得されてもよく、又は定期的（３時間毎等）に、現場に設置された距離センサ５０によって取得されてもよい。

図８に示すように、本実施形態３に係る制御装置３０Ｂは、取得部３１、安全距離特定部３５、動作制御部３６、周辺情報生成部３７、記憶部３８、及び通信部３９を含む。制御装置３０Ｂが実施形態２の制御装置３０Ａと異なる点は、制御装置３０Ｂは周辺情報生成部３７を備えていることである。

周辺情報生成部３７は、距離センサ５０による検出値に基づいて、周辺情報としてバックホウ１００を含む３次元マップを生成する。具体的には、周辺情報取得部３４は、距離センサ５０から検出値を取得して、周辺の物体６０までの距離に換算する。そして、距離情報を周辺情報生成部３７に送信する。周辺情報生成部３７は、周辺情報取得部３４から取得した距離情報から、周辺情報を生成する。生成する周辺情報は、物体６０とバックホウ１００を含む３次元マップである。周辺情報生成部３７は、距離情報に基づいて、バックホウ１００の位置と向きを特定することができる。

バックホウ１００の作業場所は、資材の搬入、搬出が頻繁に行われる。また、トラック等の他の作業車又は作業装置が頻繁に出入りする。そのため、障害物となる物体６０の位置が刻々と変化する。つまり、周辺情報が刻々と変化する。前述の例示的実施形態２に係る制御システム２では、周辺情報は予め記憶部３８に記憶されており、すぐには更新することができない。それに対して、本実施形態では、適時に周辺情報を最新のものに更新することができる。

（制御システム３の構成及び効果）
以上のように、本実施形態３に係る制御システム３においては、距離センサ５０を用いることにより、３次元の周辺情報を迅速に更新することができる。また、バックホウ１００の位置と向きも迅速に更新することができる。従って、時々刻々と変化する物体６０の状況、及びバックホウ１００の移動に素早く対応して物体６０の位置とバックホウ１００の位置及び向きを更新することができる。そして、状態情報、及び動作情報から、安全距離を特定して、新たに構築された物体６０に接触しないように動作制御を行うことができる。このため、バックホウ１００の稼働時の不慮の接触をさらに低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

（制御装置３０Ｂの構成及び効果）
また、本例示的実施形態３に係る制御装置３０Ｂは、距離センサ５０による検出値に基づいて、周辺情報としてバックホウ１００を含む３次元マップを生成する周辺情報生成部３７を更に備えている。従って、バックホウ１００の稼働時の不慮の接触をさらに低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

（制御方法Ｓ３の流れ）
次に、制御システム３におけるバックホウ１００の動作を制御する制御方法Ｓ３について、図面を参照して説明する。図９は、本実施形態３に係るバックホウ１００の制御方法Ｓ３の流れを示すフロー図である。

まず、ステップＳ３０において、周辺情報生成部３７は、距離センサ（第２のセンサ）５０から取得した距離情報から周辺情報を生成する。次に、ステップＳ３１において、状態情報取得部３２は、センサ（第１のセンサ）４０からバックホウ１００の状態情報を取得する。次のステップＳ３２からステップＳ３５までは、実施形態２の制御方法Ｓ２で説明したステップＳ２２からステップＳ２５までと同様であるので、説明は省略する。

（制御方法Ｓ３の効果）
制御方法Ｓ３においても、バックホウ１００の稼働時の不慮の接触をさらに低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

上記の例示的実施形態２及び３では、作業機械としてバックホウを例にとって説明した。しかし、本発明を適用できる作業機械はこれに限られない。例えば、建設機械、土木機械、運搬機械、工作機械、組立機械等の、可動部を有する機械であれば適用可能である。特に、位置を変えながら作業する、ロボットを含む作業機械全般に好適に適用可能である。

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置３０，３０Ａ，３０Ｂの一部又は全部の機能は、集積回路（ＩＣチップ）等のハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、制御装置３０，３０Ａ，３０Ｂは、例えば、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータによって実現される。このようなコンピュータの一例（以下、コンピュータＣと記載する）を図１０に示す。コンピュータＣは、少なくとも１つのプロセッサＣ１と、少なくとも１つのメモリＣ２と、を備えている。メモリＣ２には、コンピュータＣを制御装置３０，３０Ａ，３０Ｂとして動作させるためのプログラムＰが記録されている。コンピュータＣにおいて、プロセッサＣ１は、プログラムＰをメモリＣ２から読み取って実行することにより、制御装置３０，３０Ａ，３０Ｂの各機能が実現される。

プロセッサＣ１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリＣ２としては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。

なお、コンピュータＣは、プログラムＰを実行時に展開したり、各種データを一時的に記憶したりするためのＲＡＭ（Random Access Memory）を更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、他の装置との間でデータを送受信するための通信インタフェースを更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、キーボードやマウス、ディスプレイやプリンタなどの入出力機器を接続するための入出力インタフェースを更に備えていてもよい。

また、プログラムＰは、コンピュータＣが読み取り可能な、一時的でない有形の記録媒体Ｍに記録することができる。このような記録媒体Ｍとしては、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、又はプログラマブルな論理回路などを用いることができる。コンピュータＣは、このような記録媒体Ｍを介してプログラムＰを取得することができる。また、プログラムＰは、伝送媒体を介して伝送することができる。このような伝送媒体としては、例えば、通信ネットワーク、又は放送波などを用いることができる。コンピュータＣは、このような伝送媒体を介してプログラムＰを取得することもできる。

〔付記事項１〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

〔付記事項２〕
上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。

（付記１）
可動部を有する作業機械を制御する制御装置であって、前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する取得手段と、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段と、を備えている制御装置。

上記の構成によれば、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

（付記２）
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、ことを特徴とする付記１に記載の制御装置。

上記の構成によれば、安全距離をより小さく特定することができる。

（付記３）
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、ことを特徴とする付記２に記載の制御装置。

（付記４）
前記特定手段は、前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定する、ことを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の制御装置。

上記の構成によれば、速度ベクトルの各成分に応じて安全距離を変更することができる。

（付記５）
距離センサによる検出値に基づいて、前記周辺情報として前記作業機械を含む３次元マップを生成する周辺情報生成手段を更に備えている、ことを特徴とする制御装置。

上記の構成によれば、作業機械を含む周辺情報を適時に更新することができる。

（付記６）
前記動作制御手段は、前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御する、ことを特徴とする制御装置。

上記の構成によれば、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減することができる。

（付記７）
可動部を有する作業機械を制御する制御システムであって、制御装置と、前記作業機械の姿勢を示す状態情報を取得する第１のセンサと、を含み、前記制御装置は、前記状態情報と前記作業機械の動作を示す動作情報とに基づいて、前記可動部と周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、前記安全距離と前記作業機械の前記周辺の物体の配置を示す周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段と、を備えている、制御システム。

（付記８）
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、付記７に記載の制御システム。

（付記９）
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、付記８に記載の制御システム。

（付記１０）
前記特定手段は、前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定する、付記７から９のいずれか１つに記載の制御システム。

（付記１１）
前記周辺情報を取得する第２のセンサを更に備え、前記制御装置は、前記第２のセンサによる検出値に基づいて、前記作業機械を含む３次元マップを生成する周辺情報生成手段を更に備えている、付記７から１０のいずれか１つに記載の制御システム。

（付記１２）
前記動作制御手段は、前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御する、付記７から１１のいずれか１つに記載の制御システム。

（付記１３）
可動部を有する作業機械を制御する制御方法であって、少なくとも１つのプロセッサが、前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得すること、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定すること、及び前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御すること、を含む制御方法。

上記の方法によれば、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減するとともに、稼働率の低下を抑制することができる。

（付記１４）
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、ことを特徴とする付記１３に記載の制御方法。

上記の方法によれば、安全距離をより小さく特定することができる。

（付記１５）
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、ことを特徴とする付記１４に記載の制御方法。

（付記１６）
前記安全距離を特定することは、前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定すること、及び前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定すること、を含む付記１３から１５のいずれか１つに記載の制御方法。

上記の方法によれば、速度ベクトルの各成分に応じて安全距離を変更することができる。

（付記１７）
前記周辺情報を取得することは、距離センサによる検出値に基づいて、前記周辺情報として前記作業機械を含む３次元マップを生成すること、を含む付記１３から１６のいずれか１つに記載の制御方法。

上記の方法によれば、作業機械を含む周辺情報を適時に更新することができる。

（付記１８）
前記作業機械の動作を制御することは、前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御すること、を含む付記１３から１７のいずれか１つに記載の制御方法。

上記の方法によれば、作業機械の稼働時の不慮の接触を低減することができる。

（付記１９）
コンピュータを、可動部を有する作業機械を制御する制御装置として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する取得手段、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段、及び前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段、として機能させるためのプログラム。

上記の構成によれば、付記１と同様の効果を奏する。

（付記２０）
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、ことを特徴とする付記１９に記載のプログラム。

上記の構成によれば、付記２と同様の効果を奏する。

（付記２１）
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、ことを特徴とする付記２０に記載のプログラム。

上記の構成によれば、付記３と同様の効果を奏する。

（付記２２）
前記特定手段は、前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定する、ことを特徴とする付記１９から２１のいずれか１つに記載のプログラム。

上記の構成によれば、付記４と同様の効果を奏する。

（付記２３）
距離センサによる検出値に基づいて、前記周辺情報として前記作業機械を含む３次元マップを生成する周辺情報生成手段を更に備えている、ことを特徴とする付記１９から２２のいずれか１つに記載のプログラム。

上記の構成によれば、付記５と同様の効果を奏する。

（付記２４）
前記動作制御手段は、前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御する、ことを特徴とする付記１９から２３のいずれか１つに記載のプログラム。

上記の構成によれば、付記６と同様の効果を奏する。

（付記２５）
コンピュータを、可動部を有する作業機械を制御する制御装置として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する取得手段、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段、及び前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段、として機能させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体。

（付記２６）
可動部を有する作業機械を制御する制御装置であって、少なくとも１つのプロセッサを備え、前記プロセッサは、作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する処理と、前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する処理と、前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する処理とを実行する制御装置。

なお、この制御装置は、更にメモリを備えていてもよく、このメモリには、前記各処理を前記プロセッサに実行させるためのプログラムが記憶されていてもよい。

１，２，３・・・制御システム
１０・・・走行部
２０・・・可動部
２１・・・旋回部
２２・・・ブーム
２３・・・アーム
２４・・・バケット
３０，３０Ａ，３０Ｂ・・・制御装置
３１・・・取得部（取得手段）
３２・・・状態情報取得部（状態情報取得手段）
３３・・・動作情報取得部（動作情報取得手段）
３４・・・周辺情報取得部（周辺情報取得手段）
３５・・・安全距離特定部（安全距離特定手段）
３６・・・動作制御部（動作制御手段）
３７・・・周辺情報生成部（周辺情報生成手段）
３８・・・メモリ
３９・・・通信手段
４０（４０１，４０２，４０３，４０４）・・・センサ（第１のセンサ）
５０・・・距離センサ（第２のセンサ）
６０・・・物体
７０（７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ）・・・侵入禁止エリア
８０・・・コントローラ
１００・・・バックホウ

Claims

可動部を有する作業機械を制御する制御装置であって、
前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する取得手段と、
前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、
前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段と、
を備えている制御装置。
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、
請求項１に記載の制御装置。
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、
請求項２に記載の制御装置。
前記特定手段は、前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
距離センサによる検出値に基づいて、前記周辺情報として前記作業機械を含む３次元マップを生成する周辺情報生成手段を更に備えている、
請求項１から４の何れか１項に記載の制御装置。
前記動作制御手段は、前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御する、
請求項１から５の何れか１項に記載の制御装置。
可動部を有する作業機械を制御する制御システムであって、
制御装置と、
前記作業機械の姿勢を示す状態情報を取得する第１のセンサと、
を含み、
前記制御装置は、
前記状態情報と前記作業機械の動作を示す動作情報とに基づいて、前記可動部と周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、
前記安全距離と前記作業機械の前記周辺の物体の配置を示す周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御する動作制御手段と、
を備えている、
制御システム。
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、
請求項７に記載の制御システム。
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、
請求項８に記載の制御システム。
前記特定手段は、前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定する、
請求項７から９のいずれか１項に記載の制御システム。
前記周辺情報を取得する第２のセンサを更に備え、前記制御装置は、前記第２のセンサによる検出値に基づいて、前記作業機械を含む３次元マップを生成する周辺情報生成手段を更に備えている、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の制御システム。
前記動作制御手段は、前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御する、
請求項７から１１のいずれか１項に記載の制御システム。
可動部を有する作業機械を制御する制御方法であって、
少なくとも１つのプロセッサが、
前記作業機械の姿勢を示す状態情報、前記作業機械の動作を示す動作情報、及び、前記作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得すること、
前記状態情報と前記動作情報とに基づいて、前記可動部と前記周辺の物体との間に設定される安全距離を特定すること、及び
前記安全距離と前記周辺情報とに応じて、前記作業機械の動作を制御すること、
を含む制御方法。
前記動作情報は、前記作業機械の動特性を示す情報である、
ことを特徴とする請求項１３に記載の制御方法。
前記動特性には、前記可動部の速度及び加速度のうちの少なくとも１つが含まれる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
前記安全距離を特定することは、
前記可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定すること、及び
前記安全距離を、前記楕円体の半径として特定すること、を含む、
請求項１３から１５のいずれか１項に記載の制御方法。
前記周辺情報を取得することは、
距離センサによる検出値に基づいて、前記周辺情報として前記作業機械を含む３次元マップを生成すること、を含む、
請求項１３から１６のいずれか１項に記載の制御方法。
前記作業機械の動作を制御することは、
前記周辺情報が示す前記物体と、前記可動部との間の距離が、前記安全距離未満となった場合に、当該物体を回避するように前記可動部を制御すること、を含む、
請求項１３から１７のいずれか１項に記載の制御方法。