JPH04140333A - 作業車両の障害物検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、作業車両が作動し、または、作動中の機体
に対し、障害物が危険側へと近接するとき、自動的に警
報を発したり、作動を停止させるなどの措置がなされる
障害物の検知方法に関する。

従来の技術 作業車両の１つので、建設機械であるプルドーザ、油圧
ショベルを引例して説明する。

これらの機体のうち、第６図、第７図に示す一ルドーザ
ｌは機体の前方に取付けなドーザブレード３を、機体に
対し上下に作動させ、同時に、枝体を前後進させてドー
ザブレード３の下端に取イアけたカッティングエツジで
地表面の掘削、押上、地均しなどをする。また、第８閣
、第９図に示す油圧ショベルは、下部走行体７の上方に
旋回ベアリングを介して上部旋回体８を旋回自在に設け
、この前方に、ブーム４、アーム５、パケット６などか
らなる作業装置を上下回動自在に枢支し、パケット６の
刃先で、主として地面下を掘削して掬い上げ、上部旋回
体を適宜旋回させ、掘削土砂を運搬車に積込んだり、所
定の場所への積上げ、埋戻しをなし、また、必要に応じ
、下部走行体７を作動して前後に移動、方向変換なども
行う。

このようにブルドーザ、油圧ショベルは自刃により不特
定の場所へ移動したり、旋回したりして作業をするもの
であるが、これに類似する作業車両は、現今、あらゆる
作業現場には欠かせぬものとなり、従来人力でなされて
いた労力を必要とする内容の作業工種は完全に作業車両
が代行するようになった。従って、多くの工種からなる
１つの作業現場においては、人と作業車両または他の作
業車両とが、同時進行の形で混然として作業が遂行され
ているのが現状である。

かかる作業車両の運転席は、通常、作業装置の作動が最
も見え易く、作業上も最も安全な場所と形状を選んで設
けられるものであることは当然であるとは云え、成る作
業工程中では、その運転席からの視野の盲点となる部分
が生じるもので、例えば、第６図に示すブルドーザ１に
より、後進し乍らドーザブレード３で地均し作業をする
とき、作業の都合により機体後方近くに作業員、他の作
業車両が侵入してきたり、地上の他の障害物に運転者が
気付かなかったり、また、第８図に示す油圧ショベル２
のパケット６に掘削土砂を満載し、上部旋回体８を旋回
させてダンプトラックなどの運搬車への積込作業中、上
記と同様、作業装置や上部旋回体８の後部に取付けなカ
ウンタウェイト９の旋回半径の範囲内に作業員、他の作
業車両が進入してきたり、地上の障害物が存在したりし
て思わぬ事故を起すことがある。

従来から、この種事故を回避する目的で種々の施策が講
じられているが、その１例として、第６．７図のブルド
ーザｌの機体の後方にセンサ２０を、第８．９図の油圧
ショベル２ではカウンタウェイト９の両側端にセンサ２
１を固設しておく。該センサ２０．２１は所定の角度、
方向の範囲に対して探査信号を発信し、その範囲内に障
害物があるときは、その反射波を検出し、その反射波到
達時間から、専用のコントローラで障害物との距離を算
出し、その距離が予め設定した値に達するとコントロー
ラは信号を発し、警報装置を作動させて事故の発生を防
止する方法がとられていた。

一般に、上記警報手段を作動させる設定距離の安全範囲
としては、ブルドーザを例にとると、第７図で示す移動
の前後方向については、作業移動長さをＬｍとすると、
それぞれ、その前方、後方に移動長さ方向安全寸法Ｅ＝
１５ｍ、中方向については、作業中質Ｗｍとすると、そ
の左右両側に、巾方向安全寸法ｗ＝２ｍ以上をそれぞれ
設けること、また、油圧ショベルを例にとると、第９図
で示す如く、障害物が上部旋回体８の前方が後方の何れ
にあるかにより異るが、作業装置の旋回半径Ｒαｍまた
は後端旋回半径Ｒｃｍの何れかに半径方向安全寸法ｒ＝
２ｍ以上を加えた距離となるよう推奨されている。

発明が解決しようとする課題 従来技術における警報装置においては、上述したように
、その警報の作動開始の障害物との離隔距離は、予め余
裕をもって設定しておき、作業中において、警報装置が
作動すると、その方向への機体の作動を中止するが、さ
もなくば、特別の注意と手段により、慎重な機体操作に
しなければならない。一方、最近の実作業においては、
障害物が上記離隔距離の安全設定の範囲に存在するよう
な狭い場所でも、なおかっ５作業を遂行しなければなら
ないことが往々にしてあり、このようなとき、従来技術
では、連続して警報装置が作動中にもかかわらず、それ
を無視して作業を進めるか、警報装置の作動を一時停止
させて作業を続行することとなるので、その後、新たに
障害物の進入が発生したときには役にたたない結果とな
る。

この発明は、このような従来技術の欠点を補い、余分の
安全余裕を大きく設けることなく、機体の作動範囲に次
第に近接してくる障害物の発生のみを検知して警報手段
を作動させ、安全な作業を迅速、確実に施工できる方法
を提案することを課題とする。

課題を解決するための手段 この発明は上記課題達成のため、次のような構成からな
る検知方法を行う。すなわち、イ暑機体の作動等により
、他の障害物が接近する可能性のある方向と範囲に探査
信号を発信し、その範囲内にある障害物からの上記探査
信号の反射波を検出する無接触センサを機体に設ける。

口、）上記無接触センサからの信号により２機体と障害
物との離隔距離を算出する演算機能と、該離隔距離が時
間の経過とともに漸増するか、漸減するか、維持状態に
あるかを判別する判別機能と、あるいは、必要に応じ、
機体と障害物との安全な離隔距離を外部からの入力によ
り予め設定し、その設定値を記憶する記憶機能をも備え
、上記演算機能、判別機能で得られた結果に基づき、離
隔距離が所定値または予め設定し記憶された設定値以下
で、漸減状態であると判別されると処理信号を出力する
コントローラを設ける。

ハ）上記コントローラからの処理信号により警音を発す
る警報装置または、機体作動用操作装置により、離隔距
離が漸減する方向への操作を自動的に解除する操作解除
装置などからなる警告手段を設ける。

作　　　　用 無接触センサを取付けた機体が操作装置により作動し、
または、障害物が機体の近（に介在していても、障害物
との離隔距離が漸減し、かつ、予め設定した所定の離隔
距離以内にならないと、コントローラは警告手段の作動
開始の処理信号を発信しないので、上記離隔距離の設定
値を、機体が作動する最小危険範囲を僅かに越えて設定
しておくだけで安全は保たれ、従来技術の如く、余分の
余裕を設けて７告手段が作動する如く設定しておく必要
がない。また、新たな、使の障害物が途中から進入する
ときも検知が可能であるほか、比較的、機体に近接した
ところに、作業員や他の作業車両等の障害物がある場合
も、その障害物が最小の危険範囲外からその離隔距離が
漸減、すなわち接近してくるか、最小の危険範囲になる
と警告手段は作動する。

実　　　施　　　例 この発明の実施例として、これを油圧ショベルに利用し
た場合につき、第１図ないし第５図に基いて、その構成
と作動について説明する。なお、第１図ないし第５図に
おいて、第８図、第９図と同一部分には同一符号を付し
、その説明は省略する。

図において、ＩＯＲ，ＩＯＬはカウンタウェイト９の両
端部に設けられた右側方および左側方の無接触センサで
探査信号を発信し、第３図、第４図に示すように、主と
して、上部旋回体８が旋回して作業をするとき、運転者
にとり、死角となり易ぐ、また、不用意に地上の作業員
や他の作業車両が進入することの多い危険範囲の方向に
向は探査信号エリア１２を展開する如（固設しである。

この無接触センサＩＯＲ，ＩＯＬはその探査信号エリア
１２内に、例えば、第３図の障害物１３、すなわち、地
上の作業員、他の作業車両等、または第４図に示す障壁
１４などが存在すると、探査信号の反射波を検出して、
運転室１５内に設けたコントローラ１）へ信号を入力す
る。

コントローラ１）には、無接触センサ１０Ｒ１）０Ｌか
らの信号である探査信号とその反射波どの時間的ズレか
ら機体と上記障害物１３または障壁１４などとの距離を
算出する離隔距離演算機能と、その離隔距離が時間の経
過とともに漸増、漸減、維持、すなわち、接近しつつあ
るか、遠のきつつあるかまたは相対的に停止状態にある
かを判別する判別機能と、あるいは必要に応じ特定の安
全離隔距離を外部から任意に入力し設定する手段からの
設定値を記憶する機能をも備え、上記離隔距離演算機能
で得られた値が、所定の安全な離隔距離あるいは、記憶
された設定値以下となり、上記判別機能で漸減状態であ
ることが判別されたとき、ｇ軸装置、または、！１）隔
距離が漸減する方向へ機体を作動させる操作装置の、そ
の方向への操作を自動的に停止させる操作解除装置など
の警告手段を作動させる処理信号を発信する機能とを有
している。なお、図示はしないが、ここに云う７報装置
とは、従来技術のブザー、警告ランプ、チャイムなどを
云い、操作解除装置とは１例えば、作動操作系が油圧パ
イロット方式のときは、その作動側のパイロット油室に
通じる管路を一時的にタンク、内に連通させ、パイロッ
ト油圧で操作されていた油…切換弁のスプールを中立位
置に戻すなど、類似の従来技術を意味する。次に、機体
と障害物との相対的距離が変化する場合における前記コ
ントローラ１）の！ｌＩｉ能を第５図のブロック図に基
いて簡潔に説明すると、コントローラがら警告手段に対
して、その作動を指令する前述の処理信号が出力される
条件は、無接触センサの信号がコントローラに入力され
、離隔距離演算部で算出された離隔距離が、設定された
安全の離隔距離よりも小さく、弁別機能部で、離隔距離
が漸減状態であると判別されたときである。

以上の構成と機能からなる本発明の障害物検知方法につ
いて説明する。

第３図のカウンタウェイト９の旋回により、その後端旋
回半径となる最小の離隔距離を１６とすると、この範囲
に障害物があって旋回動作が行なわれると事故につなが
る。今、無接触センサＩＯＲ側の探査信号エリア１２の
中に障害物１３、例えば、補助作業員が位置α、ｂ、ｃ
、ｄ、４゜ｆ、）へと次第に最小の離隔距ＩＷ１６へと
近づいて来る場合を想定するに、従来技術においては、
例えば、障害物１３が、位置αまたはｂにあるとき、そ
れが移動中であろうが停止している状態であろうが、関
係なく、センサが障害物であると判定すれば直ちに警告
手段を作動させるのであるが１本来、位置α、ｂは最小
の離隔距離１６からはかなり離れた位置にあり、障害物
１３が位置α、ｂなどを越え、更に位置ｃ、ｄ、ｅ、ｆ
、　　ラへと進入してくることが危険であり、また、そ
の反面、その中間位置で停止するか、さもなくば、位置
す、αに向けて退比する場合は全く危険はないものであ
る。そこで、このようなとき、本発明では、最小の離隔
距離１６よりも余裕を持った位置に安全の離隔距離１）
１７を設定してコントローラ１）に記憶させてる（。そ
うすると、障害物１３が次第に機体へと接近し、位置ｆ
がら、更に位置う方向へと進入し、その離隔距離が減少
してゆ（と、コントローラ１）の判別機能が判別し、１
告手段へと処理信号を出力するが、直ちに、進入を中止
し、その位置を維持するか１位置α方向へ退出すれば、
上記処理信号の出力は停止するので、従来技術における
が如＜、障害物１３以外の障害物が途中から介在したと
きの検知が困難であったり、余分な警告手段の作動範囲
を設けるなどの問題点は解決される。なお、ｉｓ物１３
が最小の離隔距離１６以内にあるときは、前記判別機能
の判別結果には関係なく、警告手段へ処理信号が、コン
トローラ１）から出力されるのは勿論である。

第４図は障壁１４の近くで、これに沿って掘削、積込み
作業をする油圧ショベル２の平面図であるが、該油圧シ
ョベル２の掘削位置、方向が図示の関係位置にあるとき
、障壁１４は左側方の無接触センサＩＯＬの探査信号エ
リア１２の範囲にあり、従来技術の場合は連続して警告
手段が作動して警告を発するので、特別の作業段取りを
要したり１機体と障壁１４の間に、新たな他の障害物が
進入したとき、その検知は不能であるのに対し１本発明
においては、最小の離隔距離１６に対し少し余裕をもっ
て設定した安全の離隔距離線１８を設定してコントロー
ラ１）に記憶させてる（ことにより、上部旋回体８が右
旋回して、カウンタウェイト９が障壁１４に対し、離隔
距離線１８を越え接近してゆくと、！報手段が作動する
ので、油圧ショベル２の、この現場における上部旋同体
８の右旋回角度の限界を正確に知り、がっ、鰻大眼に利
用できるとともに、前述の例と同様、無用の余裕をもっ
て言方手段が作動するといったことはなく、その間に、
他の障害物が機体と障壁１４の間に進入したときの検知
も可能である。

なお、この実施例における無接触センサ１０Ｒ，ＩＯＬ
は、油圧ショベル２の上部旋回体８の斜め後方に探査信
号エリア１２が設けられるよう、左右に１対取付けるよ
うにしたが、この取付位置、方向、数になど、この実施
例に限定されるものではなく、その作業機械の種類、作
業現場条件などにより、例えば、作業装置上や、機体の
前、後、左、右方向など、障害物が介在して危険発生が
予知される方向に対し、適当な探査信号二ノアを備えた
無接触センサを、適宜の位置、数量だけ設置することが
好ましいことは云うまでもない。

発　　明　　の　　効　　果 複数の作業車両が同時に作動、移動する現場、作業車両
と作業者とが混在する狭く、または複雑多岐にわたる作
業工種がある現場などにおける作業車両に、この発明の
障害物検知方法にかかる装置を備えておくと、たとえ、
機体または作業装置と障害物との間の離隔距離が比較的
近接していても、この離隔距離が次第に減少してゆく方
向へ、機体（または作業装置）または障害物が動かない
限り、所定の設定範囲さえ確保できれば警告手段は作動
しないので、作業操作は過室どおり続行でき、その間に
予想外の他の障害物が、突然、設定範囲内に介入してき
たときは、それを検知することができるのは勿論、作業
操作中において、万、所定の設定範囲（機体、作業装置
等の作動による危険範囲に僅かの余裕を与えた範囲）を
越えて、作業者を含む第３者や地上の構造物などの障害
物との離隔距離が漸減してゆくような作動が作業車両あ
るいは障害物側にあったりしたときは、直ちに警告手段
が作動するので、従来の警告装置の如く、余分の余裕を
加えてｉ告装置を作動させるようにしたり、やむを得ず
、警告装置が作動状態のまま作業操作をしなければなら
ないとき、新たな障害物の発生も考慮して特別の監視、
誘導のもとで、特別に頃重な運転操作を余儀なくされる
二とも少ない。

従って、本発明によれば、上記の如き作業条件の複雑な
作業現場においても、安全、確実、がっ、迅速な作業を
遂行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は油圧ショベル：こ、この発明にか
かる検知方法を採用したときの外観図であり、第１図は
掘削作業中の外観側面図、第２図は第１図の平面図、第
３図は油圧ショベルの斜め後方から、大または他の作業
車両が接近してくるときの本発明の作動状況を説明する
平面図、第４図は地上障害物が機側にある狭い場所にお
ける作業中の本発明の作動状況を説明する平面図、第５
図は本発明実施例のブロック図、第６図ないし第９図は
従来技術の７報装置の作用を示す図であり、第６図は地
均し中のブルドーザ外界側面図、第７図は第６図の平面
図、第８図は掘削作業中の油圧ショベル外観側面図第９
図は第８図の平面図であΦ。 １・・・・−・・・ブルドーザ ク・・・・・・・・油圧シ３ベル ９・・・・・・・−・・カウンタウェイトＯＲ・・・・
・・無接触センサ（右側方）ＯＬ・・・・・・・・無接
触センサ（左側方）１　・・・・・・・・コントローラ ２・・・・・　・・・探査信号エリア ３・・・・・・・・・障害物 ４・・・・・・・・・障壁 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機体周囲の所定方向に対し、探査信号を発信する
   とともに、その探査信号の反射波を検出することのでき
   る無接触センサと、該無接触センサからの信号を処理す
   るコントローラを備え、該コントローラには、上記無接
   触センサの探査信号と反射波との関係から、機体と障害
   物との離隔距離を算出する離隔距離演算機能と、その離
   隔距離が漸減、漸増、維持のいずれの状態にあるかを判
   別する判別機能と、該判別機能により上記離隔距離が漸
   減状態にあると判別したときに処理信号を出力する機能
   とを備えてなることを特徴とする作業車両の障害物検知
   方法。
2. （２）コントローラには、無接触センサの探査信号と、
   その反射波との関係から、機体と障害物との離隔距離を
   算出する離隔距離演算機能と、機体と障害物との安全な
   隔離距離を外部からの入力により、予め設定し、その設
   定値を記憶する記憶機能と、前記離隔距離演算機能で算
   出した値が上記記憶機能に設定された設定値以下になる
   と処理信号を出力する機能とを備えてなることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の作業車両の障害物
   検知方法。
3. （３）コントローラから出力される処理信号により、警
   報装置または操作解除装置からなる警告手段を作動させ
   る如くしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   または第（２）項に記載の作業車両の障害物検知方法。