WO2021085500A1 - 作業機械および周囲監視システム - Google Patents

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WO2021085500A1 PCT/JP2020/040509 JP2020040509W WO2021085500A1 WO 2021085500 A1 WO2021085500 A1 WO 2021085500A1 JP 2020040509 W JP2020040509 W JP 2020040509W WO 2021085500 A1 WO2021085500 A1 WO 2021085500A1
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vehicle body
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圭一郎 穴原
直樹 萩原
溝口　和彦
昭広 楢▲崎▼
真司 西川
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
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    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump

Definitions

  • the present invention relates to a work machine and an ambient monitoring system.
  • Patent Document 1 describes an object detection unit that detects a predetermined object existing within a predetermined range around a work machine, and an alarm unit that gives an alarm by sound when the object is detected by the object detection unit.
  • the alarm unit stops the alarm by the sound when a predetermined condition is satisfied, and the alarm unit is based on the sound.
  • a peripheral monitoring system for a work machine that gives an alarm by light after the alarm is stopped is disclosed.
  • the operator is troublesome by switching the alarm sound to a light alarm in a situation where the operator recognizes that a predetermined object to be monitored exists around the work machine. We are trying to suppress it.
  • the operator may not be able to recognize the light alarm. ..
  • it is possible to improve safety by limiting the operation of the work machine when an object is detected, but it is said that the function of restricting the movement due to various factors does not always work. There is still room for consideration as an operator's driving assistance in surrounding monitoring.
  • the present invention has been made in view of the above, and provides a work machine and an ambient monitoring system that can suppress the troublesomeness of an operator while ensuring the effectiveness of an alarm in ambient monitoring and have improved safety performance.
  • the purpose is to do.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above problems.
  • an operator can operate a vehicle body, a front working machine provided on the vehicle body, and an operation signal for operating the vehicle body and the front working machine.
  • a work machine provided with an operation device that outputs based on the operation of the above and a sensor that detects an object around the vehicle body
  • the operation of the vehicle body and the front work machine is performed based on an operation signal from the operation device.
  • a control device that controls and controls the operation to limit the operation of at least one of the vehicle body and the front working machine by limiting the operation signal when the object is detected by the sensor, and the control.
  • the device is provided with an instruction device for instructing the device to enable or disable the operation restriction control, and the control device is disabled by the instruction device when the object is detected by the sensor.
  • the operation device is operated in the state of being in the state or in the state where the operation restriction control is enabled by the instruction device, the operator is notified by the warning of the first state, and the control device uses the sensor.
  • the warning intensity is weaker than the warning in the first state.
  • the present invention it is possible to suppress the troublesomeness of the operator while ensuring the effectiveness of the alarm in the surrounding monitoring of the work machine, and to improve the safety performance.
  • a hydraulic excavator will be described as an example of a work machine, but the present invention can be applied to other work machines such as a crane and a wheel loader.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a hydraulic excavator which is an example of a work machine according to the present embodiment.
  • the hydraulic excavator 1 is a vehicle body 1B composed of a crawler-type lower traveling body 1e and an upper rotating body 1d provided so as to be able to turn with respect to the lower traveling body 1e, and is raised and lowered on the front side of the upper rotating body 1d. It is roughly composed of a front working machine 1A provided so as to be movable.
  • the front working machine 1A is configured by connecting a plurality of driven members (boom 1a, arm 1b, and bucket 1c) that rotate in each vertical direction.
  • the base end of the boom 1a is rotatably supported by the front portion of the upper swing body 1d.
  • one end of the arm 1b is rotatably connected to the tip of the boom 1a
  • the bucket 1c is rotatably connected to the other end (tip) of the arm 1b.
  • the boom 1a, arm 1b, and bucket 1c are driven by the boom cylinder 3a, the arm cylinder 3b, and the bucket cylinder 3c, which are hydraulic actuators, respectively.
  • the lower traveling body 1e is configured to travel by being driven by traveling hydraulic motors 3e and 3f as hydraulic actuators, respectively, via a reduction mechanism or the like (not shown) in which a pair of crawlers hung around a pair of left and right crawler frames are driven. ing.
  • the traveling hydraulic motors 3e and 3f are illustrated by showing only one of the pair of left and right configurations with a reference numeral, and the other configuration is shown by showing only the reference numerals in parentheses in the drawing. Omit.
  • the upper swivel body 1d is configured by arranging each member on a swivel frame as a base, and the swivel frame is swiveled with respect to the lower traveling body 1e by a swivel hydraulic motor 3d which is a hydraulic actuator.
  • the upper swivel body 1d can swivel with respect to the lower traveling body 1e.
  • a driver's cab 1f for the operator to board and operate the hydraulic excavator 1 is arranged, and the hydraulic motor driven by the engine 25 and the engine 25, which are the prime movers.
  • the pump 26 and the pilot pump 27, a hydraulic circuit system for driving each hydraulic actuator (running hydraulic motors 3e, 3f, swivel hydraulic motor 3d, boom cylinder 3a, arm cylinder 3b, bucket cylinder 3c) and the like are installed (See Fig. 2). Further, a control device 20 for controlling the overall operation of the hydraulic excavator 1 is arranged on the upper swing body 1d.
  • the driver's cab 1f there are a seat on which the operator sits, an operating device 4 (see FIG. 2) for driving the front working machine 1A, turning the upper turning body 1d, running the lower running body 1e, and the gate.
  • a lock lever and a monitor arranged in a position that is easy for the operator seated in the seat to see and do not obstruct the external field of view are provided.
  • the configuration arranged in the driver's cab 1f is not shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a part of a hydraulic circuit system applied to a hydraulic excavator, together with related configurations. Note that FIG. 2 represents the configuration of the swivel hydraulic motor 3d among the plurality of hydraulic actuators of the hydraulic excavator 1.
  • the hydraulic circuit system includes an engine 25 which is a prime mover, a hydraulic pump 26 and a pilot pump 27 driven by the engine 25, and a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump 26 (FIG. 2).
  • the hydraulic pump 26 In No. 2, only the swivel hydraulic motor 3d is shown) and a plurality of direction switching valves (here, the direction switching valve 28 related to the swivel hydraulic motor 3d) for controlling the flow of pressure oil supplied from the hydraulic pump 26 to the plurality of hydraulic actuators.
  • a hydraulic pilot type operation device that instructs the operation of a plurality of hydraulic actuators and generates a pilot pressure (operation signal) for switching a plurality of direction switching valves (here, only the operation device 4 related to the turning operation). (Illustrated).
  • the direction switching valve 28 is a center bypass type and has a center bypass passage located on the center bypass line 28a.
  • the center bypass passage is connected in series with the center bypass line 28a, and when the spool of the directional control valve 28 is in the neutral position, the center bypass passage is communicated with the center bypass line 28a, and the spool of the directional switching valve 28 is shown in the figure. 2
  • the center bypass passage is cut off from the center bypass line 28a.
  • the upstream side of the center bypass line 28a is connected to the discharge line 26a of the hydraulic pump 26, and the downstream side of the center bypass line 28a is connected to the pressure oil tank 29 via the tank line 29a.
  • the operating device 4 is, for example, an operating lever, and has a pair of pilot valves that generate a pilot pressure using the discharge pressure of the pilot pump 27 as the original pressure according to the operating amount (tilt amount). Further, the operation device 4 includes operation amount sensors 4a and 4b that electrically detect the amount of inclination of the operation lever in each direction, that is, the lever operation amount, respectively, and the lever operation detected by the operation amount sensors 4a and 4b. The amount is output to the control device 20.
  • the direction switching valve 28 is switched by the pilot pressure (operation signal) from the operation device 4. Therefore, for example, when the operation device 4 is operated from the neutral position in the direction corresponding to the left turn (for example, the left side), the pilot pressure generated by one of the pilot valves according to the operation amount is used as an operation signal for the direction switching valve 28.
  • the output is output to the pressure receiving unit on the right side in FIG. 2, whereby the direction switching valve 28 is switched to the switching position on the right side in FIG. 2, the swivel hydraulic motor 3d rotates, and the upper swivel body 1d with respect to the lower traveling body 1e. It is designed to turn to the left.
  • the pilot pressure generated by the other pilot valve according to the amount of operation is used as an operation signal for the direction switching valve 28.
  • the direction switching valve 28 is switched to the switching position on the left side in FIG. 2, the swivel hydraulic motor 3d rotates, and the upper swivel body 1d with respect to the lower traveling body 1e. It is designed to turn to the right.
  • Solenoid valves 23a and 23b are provided in the pipelines from the operating device 4 to the two pressure receiving portions of the direction switching valve 28, respectively.
  • the solenoid valves 23a and 23b constitute a limiting device that limits the pilot pressure (operation signal) output from the operating device 4 to the direction switching valve 28, and the solenoid valve current (command signal) from the control device 20 described later. ), By limiting the pilot pressure (operation signal), the operating speed of the swing hydraulic motor 3d, which is a hydraulic actuator, is limited.
  • this control will be referred to as operation restriction control as necessary.
  • pressure sensors 23c and 23d are provided in the pipelines from the solenoid valves 23a and 23b to the two pressure receiving portions of the direction switching valve 28, respectively.
  • the pressure sensors 23c and 23d detect the pressure of the pilot pressure (operation signal) supplied to the direction switching valve 28 via the solenoid valves 23a and 23b, and output the detection result to the control device 20.
  • the discharge line 27a of the pilot pump 27 is provided with a pilot relief valve (not shown) that keeps the discharge pressure of the pilot pump 27 constant. Further, a lock valve 27b is provided on the discharge line 27a of the pilot pump 27, and the lock valve 27b is switched according to the operation of the gate lock lever provided in the driver's cab 1f.
  • the gate lock lever has a position switch (not shown) that is closed when the gate lock lever 4f is in the unlocked position (lowering position) and opened when the gate lock lever 4f is in the locked position (rising position). ..
  • the solenoid portion of the lock valve 27b is energized via the position switch, and the lock valve 27b is switched to the communication position.
  • the discharge line 27a of the pilot pump 27 is communicated with each other, and the discharge pressure of the pilot pump 27 is introduced into the operating device 4 and the like. That is, the pilot pressure can be generated by operating the operating device 4 and the like, and the hydraulic actuator can be operated (workable state).
  • the gate lock lever is operated to the raised position and the position switch is opened, the lock valve 27b is switched to the shutoff position. As a result, the discharge line 27a of the pilot pump 27 is cut off. That is, even if the operating device 4 or the like is operated, the pilot pressure is not generated, and the hydraulic actuator does not operate (work impossible state).
  • the hydraulic circuit systems related to the left and right traveling hydraulic motors 3e and 3f, the boom cylinder 3a, the arm cylinder 3b, and the bucket cylinder 3c also have the same configuration as the hydraulic circuit system related to the swivel hydraulic motor 3d.
  • solenoid valves 24a and 24b are provided in the conduits from the operating device related to the traveling operation to the two pressure receiving portions of the direction switching valves of the traveling hydraulic motors 3e and 3f, respectively.
  • FIG. 3 is a top view schematically showing the arrangement and detection range of the sensors of the hydraulic excavator.
  • a plurality of sensors 13a, 13b, 13c for detecting an object around the upper swing body 1d are mounted on the left, right, left, right, and rear of the upper part of the upper swing body 1d.
  • the sensors 13a, 13b, and 13c form a part of a surrounding monitoring system (described later) that monitors the surroundings as an operation support for the operator in the hydraulic excavator 1.
  • the plurality of sensors 13a, 13b, 13c are referred to as a rear sensor 13a, a right side sensor 13b, and a left side sensor 13c, respectively, depending on their arrangement.
  • the plurality of sensors 13a, 13b, 13c are provided on the rear side of the upper swivel body 1d and on the right side of the upper swivel body 1d and the rear sensor 13a having a detectable range 131a behind the upper swivel body 1d.
  • detection ranges 14, 15 and 16 for detecting an object by the sensors 13a, 13b and 13c are set around the hydraulic excavator 1.
  • the detection range 14 is a detection range determined based on the turning range of the rear end of the upper turning body 1d when the upper turning body 1d makes a turning operation with respect to the lower traveling body 1e.
  • the detection range 15 is a detection range determined on the rear side in the traveling operation of the lower traveling body 1e based on the width of the lower traveling body 1e and the traveling speed (travelable speed).
  • the detection range 16 is a detection range determined based on the turning range of the tip of the front working machine 1A when the upper turning body 1d makes a turning operation with respect to the lower traveling body 1e.
  • the sensors 13a, 13b, 13c detect the distance and direction from the sensors 13a, 13b, 13c to the object, and output the position of the detected object in the three-dimensional coordinate system as a detection result.
  • an infrared depth sensor Is.
  • the sensors 13a, 13b, and 13c may be used as long as they can detect an object and specify their positions.
  • a millimeter wave sensor or a sensor using a stereo camera may be used. Since the relative mounting positions of the sensors 13a, 13b, 13c with respect to the upper swivel body 1d are predetermined by design information and the like, the upper swivel of the detected object is based on the design information and the detection results of the sensors 13a, 13b, 13c.
  • the relative position with respect to the body 1d can be specified.
  • the hydraulic excavator 1 of the present embodiment configured as described above has an ambient monitoring system that monitors the surroundings of the hydraulic excavator 1 based on the detection results of the sensors 13a, 13b, and 13c as driving support for the operator. ..
  • FIG. 4 is a functional block diagram schematically showing the configuration related to the surrounding monitoring system of the hydraulic excavator according to the present embodiment.
  • the surrounding monitoring system includes a plurality of sensors 13a, 13b, 13c, pressure sensors 23c, 23d, operation amount sensors 4a, 4b, an instruction device 31 for instructing ON / OFF of operation restriction control, and restrictions.
  • the electromagnetic valves 23a, 23b, 24a, 24b as devices, the voice output device 30 as a warning device provided in the driver's cab 1f, etc., and the electromagnetic valves 23a, based on the detection results of the plurality of sensors 13a, 13b, 13c. It is composed of a control device 20 that generates and outputs a command signal to 23b, 24a, 24b and a command signal to the voice output device 30.
  • the limiting device solenoid valves 23a, 23b, 24a, 24b
  • the warning device voice output device 30
  • the limiting device limits the running operation and turning operation of the hydraulic excavator 1 by controlling the control device 20 according to the detection results of the sensors 13a, 13b, and 13c (that is, performs operation limiting control) to support the operator's operation. I do.
  • the instruction device 31 is provided in the driver's cab 1f, for example, and instructs whether the operation restriction control function is enabled (ON) or disabled (OFF) by the operation of the operator.
  • the voice output device 30 which is a warning device, assists the operator in driving by transmitting voice information based on the control by the control device 20 according to the detection results of the sensors 13a, 13b, and 13c.
  • the voice output device 30 can output various sounds (voice information) in response to a command from the control device 20.
  • the sound output by the voice output device 30 includes, for example, a sound in the first state and a sound in the second state. Both the sound of the first state and the sound of the second state have an alarm (warning) effect, and the sound of the first state has a stronger alarm effect (warning intensity) than the sound of the second state. And.
  • the voice output device 30 may output at least two types of sounds (voice, buzzer sound, melody, etc.), that is, the sound in the first state and the sound in the second state.
  • a speaker, a buzzer, or the like may be used. is there.
  • two or more types of speakers or buzzers having different volume, sound pressure, sound quality, etc. may be used together, or the input signal is changed by one speaker or buzzer to change the volume or sound. It may be configured to change the pressure, sound quality, and the like.
  • the voice output device 30 is used as the warning device as an example, but warnings having different warning intensities (for example, a warning in the first state and a warning in the second state) will be given to the operator. Anything that can be emitted can be used as a warning device. That is, for example, instead of the voice output device 30, a display device capable of displaying various information is provided as a warning device, and a warning is issued to the operator by displaying the first state and the second state having different warning intensities. It may be configured as follows. In this case, for example, the operator's warning is issued by displaying the display of the first state and the display of the second state, which have a stronger warning intensity than the display of the second state.
  • a light emitting device capable of issuing various states is provided as a warning device, and a warning is given to the operator by the light of the first state and the light of the second state having different warning intensities. It may be configured to emit. In this case, for example, the operator's warning is issued by emitting the light in the first state and the light in the second state, which have a stronger warning intensity than the light in the second state.
  • a vibration device capable of transmitting information to the operator by various vibrations is provided as a warning device, and the operator is provided with vibrations in the first state and second states having different warning intensities. May be configured to issue a warning.
  • the operator's warning is issued by performing the vibration of the first state and the vibration of the second state, which have a stronger warning intensity than the light of the second state.
  • a warning having a different warning intensity may be configured to be issued to the operator.
  • the control device 20 has a detection position determination unit 20a, an operation restriction control unit 20b, and a voice output control unit 20c as functional units related to the surrounding monitoring system.
  • the detection position determination unit 20a determines the detection position of the detected object based on the detection results of the sensors 13a, 13b, 13c, and outputs the determination result to the operation restriction control unit 20b and the voice output control unit 20c. Further, the detection position determination unit 20a has information on the detection ranges 14, 15 and 16, and compares the detection results (position information) of the sensors 13a, 13b and 13c with the detection ranges 14, 15 and 16. It is possible to determine at which position of the detection range 14, 15 or 16 the detected object is located.
  • the determination result of the detection position determination unit 20a that is, the detection
  • the solenoid valves 23a, 23b, 24a, 24b as a limiting device that limits the operating signal output from the operating device 4 are controlled based on which of the detection ranges 14, 15, and 16 the position of the object is. This limits at least one of the traveling motion of the lower traveling body 1e and the turning motion of the upper rotating body 1d with respect to the lower traveling body 1e.
  • the detection range 14 is set as the detection target range during the turning operation of the upper swing body 1d, and when an object is detected in the detection range 14, a command signal is output to the solenoid valves 23a and 23b to output the upper swing body. Limit the turning motion of 1d.
  • the detection range 15 is set as the detection target range during the traveling operation of the lower traveling body 1e, and when an object is detected in the detection range 15, a command signal is output to the solenoid valves 24a and 24b to output the lower traveling body. Limit the running operation of 1e.
  • the operation restriction control unit 20b controls the solenoid valves 23a, 23b, 24a, 24b. That is, the operation restriction control is not performed.
  • the operation restriction control unit 20b determines whether or not the operation restriction control is effective, that is, whether or not the solenoid valves 23a and 23b are operating normally, based on the detection results from the pressure sensors 23c and 23d. .. Specifically, the operation restriction control is ON, the object is detected by the sensors 13a, 13b, 13c, and the solenoid valves 23a, 23b are controlled from the operation restriction control unit 20b in order to perform the operation restriction control of the turning operation and the traveling operation. , 24a, 24b, that is, when the control to limit (reduce) the pilot pressure to the direction switching valve 28 or the like is performed, the solenoid valves 23a, 23b, 24a, 24b are used.
  • the operation restriction control unit 20b By determining whether or not the pressure of the pilot pressure through the valve is limited to a predetermined pressure or less (whether or not the pressure is reduced), it is determined whether or not the operation restriction control is effective (normal) or not (abnormal).
  • the operation restriction control unit 20b outputs to the voice output control unit 20c a determination result of whether or not the operation restriction control is effective, that is, whether the solenoid valves 23a, 23b, 24a, and 24b are normal or abnormal, respectively.
  • the voice output control unit 20c controls the voice output device 30 based on the determination result of the detection position determination unit 20a, the determination result of the operation restriction control unit 20b, and the detection results of the manipulated variable sensors 4a and 4b. Notify the operator of the detected content.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the control device.
  • the operation restriction control unit 20b and the voice output control unit 20c of the control device 20 first determine whether or not an object has been detected based on the determination result from the detection position determination unit 20a (step S100). If the determination result is NO, the process ends.
  • step S110 determines whether or not the operation restriction control is ON (step S110), and if the determination result is YES, the operation restriction control unit 20b determines whether or not the operation restriction control is ON (step S110). It is determined whether or not the operation restriction control is effective (step S120). If the determination result in step S120 is YES, the voice output control unit 20c determines whether or not the operation device 4 is operated based on the detection results from the operation amount sensors 4a and 4b (step S130). ), If the determination result is YES, the voice output device 30 is controlled to output the sound in the second state (step S140), and the process is terminated.
  • step S110 determines whether the operation restriction control is OFF or not. If the determination result in step S110 is NO, that is, if the operation restriction control is OFF, the sound in the first state is output (step S141), and the process ends. If the determination result in step S120 is NO, that is, if the operation restriction control is invalid (abnormal), the sound in the first state is output (step S141), and the process ends. Further, when the determination result in step S130 is NO, that is, when the operation device 4 is being operated, the sound in the first state is output (step S141), and the process is terminated.
  • steps S100 to S141 are continuously and repeatedly executed based on the base clock and the like related to the operation of the control device 20 in the state where the hydraulic excavator 1 is activated.
  • the operator's annoyance is suppressed by switching the alarm sound to a light alarm in a situation where the operator recognizes that a predetermined object to be monitored exists around the work machine. I was trying.
  • the operator may not be able to recognize the light alarm. ..
  • it is conceivable to improve the safety by performing the operation limit control that limits the operation of the work machine when an object is detected, but when the operation limit control is disabled (OFF).
  • the operation restriction control does not always work, such as when an abnormality occurs in the operation restriction control function.
  • the operation restriction control when the object is detected by the sensors 13a, 13b, 13c, the operation restriction control is OFF (invalid), the operation restriction control is abnormal, or the operation restriction control is abnormal.
  • the sound of the first state when the operating device 4 is being operated, the sound of the first state (warning intensity) indicating that the object has been detected. Is notified to the operator by a sound that is relatively strong with respect to the second state) so that the operator can more reliably notice the alarm, and when the operation restriction control is normal, the operating device 4 operates.
  • the operator is notified that an object has been detected by a sound in the second state (a sound whose warning intensity is relatively weaker than the sound in the first state), which is different from the sound in the first state. Since it is configured, it is possible to suppress the troublesomeness of the operator while ensuring the effectiveness of the alarm in the surrounding monitoring.
  • the effectiveness of the alarm can be improved by raising the alarm level when the operation lever is operated, that is, transmitting voice information having a large alarm effect to the operator.
  • the range in which the prevention of contact between the object and the working machine should be considered differs between the turning motion and the traveling motion.
  • the range in which the contact between the work machine and the object should be considered in the turning motion is the detection range 14, and in the traveling motion, the detection range is 15. Therefore, when an object is detected in the detection range 15, it can be said that the operation of the operating device for the turning operation is a low-risk operation, and the operation of the operating device for the traveling operation is a high-risk operation. You can say that.
  • the alarm effect is increased (warning intensity is strong) in the case of high-risk lever operation, and the alarm effect is small (warning intensity is weak) in the case of low-risk lever operation, which bothers the operator. It is possible to reduce the risk and increase the safety.
  • the operation restriction control when the operation restriction control is ON and there is no lever operation even when the operation restriction control is effective, the detected object and the hydraulic pressure Since there is no possibility of contact with the excavator 1 (front work machine 1A, vehicle body 1B), the second sound, which has a weaker warning intensity than the sound in the first state, is used, so it is unreasonable for risk. It is possible to reduce the annoyance of the operator by not notifying the operator with a strong warning sound.
  • a pressure sensor for detecting the pilot pressure guided to the pressure receiving portion of the direction switching valve related to the turning operation and the traveling operation is provided, and whether or not the operation limitation control is effective from the detection result of the pressure sensor.
  • the effectiveness of the operation limit control is monitored by determining whether or not, and when the operation limit control is ON, the electromagnetic valve that limits the pilot pressure input to the pressure receiving part of the direction switching valve does not operate due to an abnormality such as a failure. Even in this case, the operator is notified of the abnormality of the operation restriction control by notifying the operator with the sound of the first state with a stronger warning intensity, so that the safety of the entire surrounding monitoring system is further improved. be able to.
  • the method of audio output is changed depending on the operation target of the operation device.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents of the control device according to the present embodiment.
  • the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the operation restriction control unit 20b and the voice output control unit 20c of the control device 20 first determine whether or not an object has been detected based on the determination result from the detection position determination unit 20a (step S100). If the determination result is NO, the process ends.
  • step S100 determines whether or not the detection position is within the detection range 14 (see FIG. 3), which is the range related to the turning motion (step S101). ) It is determined whether or not the detection position is within the detection range 15 (see FIG. 3), which is the range related to the traveling operation (step S102), and if the determination results of steps S101 and S102 are both NO, voice output is performed.
  • the control unit 20c outputs the sound in the second state (step S142), and ends the process.
  • Step S110 when at least one of the determination results in steps S101 and S102 is YES, that is, when the detection position of the object is at least one of the detection ranges 14 and 15, the operation restriction control unit 20b turns on the operation restriction control.
  • step S120 it is determined whether or not the operation restriction control is effective. If the determination result in step S120 is YES, the voice output control unit 20c determines whether or not the operation device 4 is being operated based on the detection results from the operation amount sensors 4a and 4b (step S131). ), If the determination result is YES, the voice output device 30 is controlled to output the sound in the second state (step S140), and the process is terminated.
  • step S110 determines whether the operation restriction control is OFF or not. If the determination result in step S110 is NO, that is, if the operation restriction control is OFF, the sound in the first state is output (step S141), and the process ends. If the determination result in step S120 is NO, that is, if the operation restriction control is invalid (abnormal), the sound in the first state is output (step S141), and the process ends. Further, when the determination result in step S131 is YES, that is, when the operation device 4 is being operated, the sound in the first state is output (step S141), and the process is terminated.
  • steps S100 to S142 are continuously and repeatedly executed based on the base clock and the like related to the operation of the control device 20 in the state where the hydraulic excavator 1 is activated.
  • an operation device 4 that outputs an operation signal for operating the vehicle body 1B, the front work machine 1A provided on the vehicle body, and the vehicle body and the front work machine based on the operation of the operator.
  • a work machine for example, hydraulic excavator 1
  • sensors 13a, 13b, 13c for detecting an object around the vehicle body
  • the vehicle body and the front work machine are based on an operation signal from the operation device.
  • a control device 20 that controls the operation of the vehicle and controls the operation of limiting the operation of at least one of the vehicle body and the front working machine when the object is detected by the sensor, and the control device that performs the operation.
  • the control device includes an instruction device 31 for instructing whether the restriction control is enabled or disabled, and the control device is used when the object is detected by the sensor and the operation restriction control is disabled by the instruction device, or by the sensor.
  • the operation device is operated in a state where the object is detected and the operation restriction control is enabled by the instruction device, the operator is notified by a warning of the first state, and the control device uses the sensor.
  • the warning intensity of the second state is weaker than that of the first state warning. It was decided to notify the operator.
  • the vehicle body 1B can turn with respect to the lower traveling body 1e and the lower traveling body.
  • the control device 20 has an upper swivel body 1d provided, and when the object is detected in a predetermined detection range based on the swivel range of the upper swivel body, the control device 20 gives an instruction from the instruction device. When the signal is received and the turning operation of the upper swing body is operated by the operating device, the operator is notified by the sound of the first state.
  • the warning of the first state and the warning of the second state are assumed to be sounds.
  • the plurality of hydraulic actuators 3d, 3e, 3f for driving the vehicle body 1B and the front work machine 1A The vehicle body by reducing the pressure of the direction switching valve 28 that controls the flow rate of the pressure oil supplied from the hydraulic pump 26 to each of the plurality of hydraulic actuators and the pilot pressure as the operation signal that controls the direction switching valve.
  • a limiting device for example, electromagnetic valves 23a, 23b, 24a, 224b that limits the operation of at least one of the front working machines, and a pilot as the operation signal supplied to the direction switching valve via the limiting device.
  • the control device includes pressure sensors 23c and 23d for detecting the magnitude of the pressure, and the control device receives an instruction signal from the instruction device when the pilot pressure as the operation signal is lower than a predetermined reference pressure. When the pilot pressure as the operation signal is equal to or higher than the reference pressure, it is determined that the instruction signal from the instruction device is not received.
  • the vehicle body 1B, the front work machine 1A provided on the vehicle body, the operation device 4 for outputting the operation signal for operating the vehicle body and the front work machine, and the operation device 4 In a surrounding monitoring system for a work machine (for example, a hydraulic excavator 1), the vehicle body or the front surface when the sensors 13a, 13b, 13c for detecting an object around the vehicle body and the detection signals from the sensors are received.
  • a control device 20 having a control function for controlling the operation of the work machine is provided, and when the control device receives the detection signal, whether or not the control function is effective and whether or not the control function is effective and the operation device are operated.
  • a warning of the first state is issued. Is issued, and when it is determined that the control function is effective and the operating device is not operated, a warning in the second state, which has a weaker warning intensity than the warning in the first state, is issued. It was decided to send a command to issue.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications and combinations within a range that does not deviate from the gist thereof. Further, the present invention is not limited to the one including all the configurations described in the above-described embodiment, and includes the one in which a part of the configurations is deleted. Further, each of the above configurations, functions and the like may be realized by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.

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Abstract

車体１Ｂおよびフロント作業機１Ａとを備えた油圧ショベル１において、車体１Ｂの周囲の物体を検知するセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって物体が検知されている場合に、車体１Ｂおよびフロント作業機１Ａの少なくとも一方の動作を制限する動作制限制御が有効である場合、又は、操作装置４が操作されている場合には、物体が検知されたことを第一状態の警告によってオペレータに報知し、動作制限制御が有効である場合、かつ、操作装置４が操作されていない場合には、物体が検知されたことを第一状態の警告よりも警告強度の弱い第二状態の警告によってオペレータに報知する。これにより、周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができ、なおかつ安全性能を高めることができる。

Description

作業機械および周囲監視システム
　本発明は、作業機械および周囲監視システムに関する。
　油圧ショベルなどの作業機械においては、オペレータの運転支援に関する技術として作業機械の周囲監視を補助するものが知られている。例えば、特許文献１には、作業機械の周辺の所定範囲内に存在する所定の物体を検知する物体検知部と、前記物体検知部により前記物体が検知された場合、音による警報を行う警報部と、を備え、前記警報部は、前記物体検知部により前記物体が検知された状態が継続している場合、所定の条件が成立したときに、前記音による警報を停止すると共に、前記音による警報の停止後、光による警報を行う作業機械用周辺監視システムが開示されている。
特開２０１８－１１１９８１号公報
　上記従来技術においては、作業機械の周辺に監視対象である所定の物体が存在していることをオペレータが認識しているような状況で警報音を光による警報に切り換えることによってオペレータの煩わしさの抑制を図っている。しかしながら、例えば、直射日光によって光による警報のオペレータからの視認性が著しく低下してしまう場合や、オペレータが光による警報を見ていない場合などには、オペレータが光による警報を認識できないおそれがある。また、作業機械の周囲監視において、物体を検知した際に作業機械の動作を制限することで安全性を高めることも考えられるが、種々の要因によって動作を制限する機能が必ずしも働く状況であるとは限られず、周囲監視におけるオペレータの運転支援としては検討の余地が残されている。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであり、周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができ、なおかつ安全性能を高めた作業機械および周囲監視システムを提供することを目的とする。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車体と、前記車体に設けられたフロント作業機と、前記車体および前記フロント作業機を操作する操作信号をオペレータの操作に基づいて出力する操作装置と、前記車体の周囲の物体を検知するセンサと、を備えた作業機械において、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記車体および前記フロント作業機の動作を制御するとともに、前記センサにより前記物体が検知された場合に、前記操作信号を制限することで前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する動作制限制御を行う制御装置と、前記制御装置に前記動作制限制御の有効と無効を指示する指示装置と、を備え、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知されているときに、前記指示装置により前記動作制限制御が無効とされている状態、または前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されている場合には第一状態の警告によって前記オペレータに報知し、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知されているときに、前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されていない場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告によって前記オペレータに報知するものとする。
　本発明によれば、作業機械の周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することがで、なおかつ安全性能を高めることができる。
作業機械の一例である油圧ショベルの外観を概略的に示す斜視図である。 油圧ショベルに適用される油圧回路システムの一部を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 油圧ショベルのセンサの配置および検知範囲を模式的に示す上面図である。 油圧ショベルの周囲監視システムに係る構成を抜き出して模式的に示す機能ブロック図である。 第１の実施の形態に係る制御装置の処理内容を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例とし、油圧ショベルを示して説明するが、クレーンやホイールローダのような他の作業機械にも本発明を適用することが可能である。
　＜第１の実施の形態＞
  本発明の第１の実施の形態を図１～図５を参照しつつ説明する。
　図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を概略的に示す斜視図である。
　図１において、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体１ｅ及び下部走行体１ｅに対して旋回可能に設けられた上部旋回体１ｄにより構成された車体１Ｂと、上部旋回体１ｄの前側に俯仰動可能に設けられたフロント作業機１Ａとから概略構成されている。
　フロント作業機１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃ）を連結して構成されている。ブーム１ａの基端は上部旋回体１ｄの前部に回動可能に支持されている。また、ブーム１ａの先端にはアーム１ｂの一端が回動可能に連結されており、アーム１ｂの他端（先端）にはバケット１ｃが回動可能に連結されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃは、油圧アクチュエータであるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、及びバケットシリンダ３ｃによってそれぞれ駆動される。
　下部走行体１ｅは、左右一対のクローラフレームにそれぞれ掛け回された一対のクローラを図示しない減速機構等を介してそれぞれ油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ３ｅ，３ｆで駆動して走行するように構成されている。なお、図１において、走行油圧モータ３ｅ，３ｆは、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。
　上部旋回体１ｄは、基部となる旋回フレーム上に各部材を配置して構成されており、旋回フレームが油圧アクチュエータである旋回油圧モータ３ｄにより下部走行体１ｅに対して旋回駆動されることにより、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回可能となっている。
　上部旋回体１ｄの旋回フレーム上の前側には、オペレータが搭乗して油圧ショベル１の操作を行うための運転室１ｆが配置されているほか、原動機であるエンジン２５、エンジン２５により駆動される油圧ポンプ２６及びパイロットポンプ２７、各油圧アクチュエータ（走行油圧モータ３ｅ，３ｆ、旋回油圧モータ３ｄ、ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ）を駆動するための油圧回路システムなどが搭載されている（図２参照）。また、上部旋回体１ｄには、油圧ショベル１の全体の動作を制御する制御装置２０が配置されている。
　運転室１ｆ内には、オペレータが着座する座席や、フロント作業機１Ａの駆動操作、上部旋回体１ｄの旋回操作、下部走行体１ｅの走行操作などを行う操作装置４（図２参照）、ゲートロックレバー、座席に着座したオペレータが見やすい位置であって外部視野の妨げにならない位置に配置されたモニタなどが設けられている。なお、運転室１ｆ内に配置された構成については図１における図示を省略する。
　図２は、油圧ショベルに適用される油圧回路システムの一部を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。なお、図２においては、油圧ショベル１の複数の油圧アクチュエータのうち旋回油圧モータ３ｄに係る構成を代表して示している。
　図２において、油圧回路システムは、原動機であるエンジン２５と、エンジン２５によって駆動される油圧ポンプ２６及びパイロットポンプ２７と、油圧ポンプ２６から吐出された圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータ（図２では旋回油圧モータ３ｄのみを図示）と、油圧ポンプ２６から複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁（ここでは、旋回油圧モータ３ｄに係る方向切換弁２８のみを図示）と、複数の油圧アクチュエータの動作を指示し、複数の方向切換弁を切り換えるパイロット圧（操作信号）を生成する油圧パイロット式の操作装置（ここでは、旋回操作に係る操作装置４のみを図示）とを備えている。
　方向切換弁２８は、センタバイパス型であり、センタバイパスライン２８ａ上に位置するセンタバイパス通路を有している。センタバイパス通路は、センタバイパスライン２８ａに直列に接続されており、方向切換弁２８のスプールが中立位置にあるときはセンタバイパス通路をセンタバイパスライン２８ａと連通し、方向切換弁２８のスプールが図２中左側又は右側の切換位置に切り換えられるとセンタバイパス通路をセンタバイパスライン２８ａから遮断するようになっている。センタバイパスライン２８ａの上流側は油圧ポンプ２６の吐出ライン２６ａに接続され、センタバイパスライン２８ａの下流側はタンクライン２９ａを介して圧油タンク２９に接続されている。
　操作装置４は、例えば操作レバーであり、その操作量（傾倒量）に応じてパイロットポンプ２７の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成する一対のパイロット弁を有している。また、操作装置４は、操作レバーの各方向への傾倒量、すなわちレバー操作量をそれぞれ電気的に検知する操作量センサ４ａ，４ｂを含んでおり、操作量センサ４ａ，４ｂが検出したレバー操作量は制御装置２０に出力される。
　方向切換弁２８は、操作装置４からのパイロット圧（操作信号）によって切り換えられる。したがって、例えば、操作装置４を中立位置から左旋回に対応する方向（例えば左側）に操作すると、その操作量に応じて一方のパイロット弁で生成されたパイロット圧が操作信号として方向切換弁２８の図２中右側の受圧部へ出力され、これによって方向切換弁２８が図２中右側の切換位置に切り換えられ、旋回油圧モータ３ｄが回転して、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して左方向に旋回するようになっている。一方、例えば、操作装置４を中立位置から右旋回に対応する方向（例えば右側）に操作すると、その操作量に応じて他方のパイロット弁で生成されたパイロット圧が操作信号として方向切換弁２８の図２中左側の受圧部へ出力され、これによって方向切換弁２８が図２中左側の切換位置に切り換えられ、旋回油圧モータ３ｄが回転して、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して右方向に旋回するようになっている。
　操作装置４から方向切換弁２８の２つの受圧部への管路には、それぞれ、電磁弁２３ａ，２３ｂが設けられている。電磁弁２３ａ，２３ｂは、操作装置４から方向切換弁２８に出力されるパイロット圧（操作信号）を制限する制限装置を構成するものであり、後述する制御装置２０からの電磁弁電流（指令信号）に基づいてパイロット圧（操作信号）を制限することにより油圧アクチュエータである旋回油圧モータ３ｄの動作速度を制限する。以降、この制御を必要に応じて動作制限制御と称する。
　また、電磁弁２３ａ，２３ｂから方向切換弁２８の２つの受圧部への管路には、それぞれ、圧力センサ２３ｃ，２３ｄが設けられている。圧力センサ２３ｃ，２３ｄは、電磁弁２３ａ，２３ｂを介して方向切換弁２８に供給されるパイロット圧（操作信号）の圧力を検出し、検出結果を制御装置２０に出力する。
　パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａには、パイロットポンプ２７の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁（図示せず）が設けられている。また、パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａにはロック弁２７ｂが設けられており、このロック弁２７ｂは、運転室１ｆ内に設けられたゲートロックレバーの操作に応じて切り換えられる。ゲートロックレバーは、ゲートロックレバー４ｆがロック解除位置（下降位置）にある場合に閉じ状態、ロック位置（上昇位置）にある場合に開き状態となるポジションスイッチ（図示せず）を有している。例えば、ゲートロックレバーが下降位置に操作されてポジションスイッチが閉じ状態になると、ポジションスイッチを介してロック弁２７ｂのソレノイド部が通電され、ロック弁２７ｂが連通位置に切り換えられる。これにより、パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａが連通されて、パイロットポンプ２７の吐出圧が操作装置４などに導入される。すなわち、操作装置４などの操作によるパイロット圧の生成が可能となり、油圧アクチュエータを作動させることができる（作業可能状態）。一方、ゲートロックレバーが上昇位置に操作されてポジションスイッチが開き状態になると、ロック弁２７ｂが遮断位置に切り換えられる。これにより、パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａが遮断される。すなわち、操作装置４などを操作してもパイロット圧が生成されない状態となり、油圧アクチュエータが作動しないようになっている（作業不可状態）。
　なお、図２に図示しない左右の走行油圧モータ３ｅ，３ｆ、ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、及びバケットシリンダ３ｃに係る油圧回路システムも旋回油圧モータ３ｄに係る油圧回路システムと同様の構成を備えている。例えば、走行操作に係る操作装置から走行油圧モータ３ｅ，３ｆのそれぞれの方向切換弁の２つの受圧部への管路には、それぞれ、電磁弁２４ａ，２４ｂ（後の図４参照）が設けられており、制御装置２０からの電磁弁電流（指令信号）に基づいてパイロット圧（操作信号）を制限することにより油圧アクチュエータである走行油圧モータ３ｅ，３ｆの動作速度を制限する（すなわち、動作制限制御を行う）。
　図３は、油圧ショベルのセンサの配置および検知範囲を模式的に示す上面図である。
　図１及び図３に示すように、上部旋回体１ｄの上部の左右および後方には、上部旋回体１ｄの周囲の物体を検知するための複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが搭載されている。センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、油圧ショベル１におけるオペレータの運転支援として周囲監視を行う周囲監視システム（後述）の一部を構成している。複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、その配置に応じて、それぞれ、後方センサ１３ａ、右側方センサ１３ｂ、及び左側方センサ１３ｃと称する。すなわち、複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、上部旋回体１ｄの後方に設けられて上部旋回体１ｄの後方を検知可能範囲１３１ａとする後方センサ１３ａと、上部旋回体１ｄの右側方に設けられて上部旋回体１ｄの右側方を検知可能範囲１３１ｂとする右側方センサ１３ｂと、上部旋回体１ｄの左側方に設けられて上部旋回体１ｄの左側方を検知可能範囲１３１ｃとする左側方センサ１３ｃとから構成されている。
　また、図３に示すように、油圧ショベル１の周囲には、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによる物体の検知を行う検知範囲１４，１５，１６が設定されている。検知範囲１４は、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回動作を行う場合の上部旋回体１ｄの後端の旋回範囲に基づいて定められた検知範囲である。検知範囲１５は、下部走行体１ｅの走行動作における後方側に下部走行体１ｅの幅および走行速度（走行可能速度）に基づいて定められた検知範囲である。検知範囲１６は、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回動作を行う場合のフロント作業機１Ａの先端の旋回範囲に基づいて定められた検知範囲である。
　センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃから物体までの距離および方向を検知し、検知した物体の３次元座標系における位置を検知結果として出力するものであり、例えば、赤外線深度センサである。なお、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、物体を検知してその位置を特定することができれば良く、例えば、ミリ波センサやステレオカメラを用いたセンサなどを用いても良い。センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの上部旋回体１ｄに対する相対的な取り付け位置は設計情報などにより予め定められているので、設計情報とセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果とから、検知した物体の上部旋回体１ｄに対する相対位置（３次元座標系における相対位置）を特定することができる。
　以上のように構成した本実施の形態の油圧ショベル１は、オペレータの運転支援として、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に基づいて油圧ショベル１の周囲監視を行う周囲監視システムを有している。
　図４は、本実施の形態に係る油圧ショベルの周囲監視システムに係る構成を抜き出して模式的に示す機能ブロック図である。
　図４において、周囲監視システムは、複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、圧力センサ２３ｃ，２３ｄと、操作量センサ４ａ，４ｂと、動作制限制御のＯＮ／ＯＦＦを指示する指示装置３１と、制限装置としての電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂと、運転室１ｆ等に設けられた警告装置としての音声出力装置３０と、複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に基づいて電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂへの指令信号と音声出力装置３０への指令信号とを生成して出力する制御装置２０とから構成されている。
　ここで、制限装置（電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）及び警告装置（音声出力装置３０）は、オペレータの運転支援を行う運転支援装置の一部を構成している。
　制限装置は、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に応じた制御装置２０の制御により、油圧ショベル１の走行動作や旋回動作を制限する（すなわち、動作制限制御を行う）ことでオペレータの運転支援を行う。指示装置３１は、例えば、運転室１ｆ内に設けらえており、オペレータの操作によって動作制限制御の機能を有効（ＯＮ）とするか無効（ＯＦＦ）とするかを指示する。
　警告装置である音声出力装置３０は、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に応じた制御装置２０による制御に基づいて音声情報を伝えることでオペレータの運転支援を行う。音声出力装置３０は、制御装置２０からの指令に応じて種々の音（音声情報）を出力することができる。音声出力装置３０が出力する音には、例えば、第一状態の音と第二状態の音とがある。第一状態の音および第二状態の音はともに警報（警告）効果を有するものであり、第一状態の音の方が第二状態の音に比べてより警報効果（警告強度）が強いものとする。具体的には、例えば、第二状態の音と比較して、第一状態の音の音を大きくしたり、音圧を大きくしたり、人がより認識しやすい周波数にしたりすることが考えられる。
　なお、音声出力装置３０は、少なくとも第一状態の音と第二状態の音の２種類の音（音声、ブザー音、メロディ、など）を出力可能であれば良く、例えば、スピーカーやブザー等である。また、音声出力装置３０としては、音量や音圧、音質などの異なる２種類以上のスピーカーやブザーを併せて用いてもよいし、或いは１つのスピーカーやブザーで入力信号を変化させて音量や音圧、音質などを変えるように構成してもよい。
　また、本実施の形態においては、警告装置として音声出力装置３０を用いる場合を例示して説明するが、警告強度の異なる警告（例えば、第一状態の警告と第二状態の警告）をオペレータに対して発することができるものであれば警告装置として用いることができる。すなわち、例えば、音声出力装置３０に代えて、種々の情報を表示可能な表示装置を警告装置として備え、警告強度の異なる第一状態の表示および第二状態の表示によってオペレータに対して警告を発するように構成しても良い。この場合には、例えば、第二状態の表示よりも警告強度が強い第一状態の表示と、第二状態の表示とを表示することでオペレータの警告を発する。また、例えば、音声出力装置３０に代えて、種々の状態の発行が可能な発光装置を警告装置として備え、警告強度の異なる第一状態の光および第二状態の光によってオペレータに対して警告を発するように構成しても良い。この場合には、例えば、第二状態の光よりも警告強度が強い第一状態の光と、第二状態の光とを発することでオペレータの警告を発する。また、例えば、音声出力装置３０に代えて、種々の振動によってオペレータに情報を報知可能な振動装置を警告装置として備え、警告強度の異なる第一状態の振動および第二状態の振動によってオペレータに対して警告を発するように構成しても良い。この場合には、例えば、第二状態の光よりも警告強度が強い第一状態の振動と、第二状態の振動とを行うことでオペレータの警告を発する。また、これらの組み合わせによって警告強度の異なる警告（例えば、第一状態の警告と第二状態の警告）をオペレータに対して発するように構成しても良い。
　制御装置２０は、周囲監視システムに係る機能部として、検知位置判定部２０ａと、動作制限制御部２０ｂと、音声出力制御部２０ｃとを有している。
　検知位置判定部２０ａは、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に基づいて、検知された物体の検知位置を判定し、判定結果を動作制限制御部２０ｂ及び音声出力制御部２０ｃに出力する。また、検知位置判定部２０ａは、検知範囲１４，１５，１６の情報を有しており、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果（位置情報）と検知範囲１４，１５，１６とを比較することで、検知された物体が検知範囲１４，１５，１６の何れの位置にあるかを判定することができる。
　動作制限制御部２０ｂは、オペレータの指示装置３１の操作によって動作制限制御をＯＮとする（機能を有効とする）指示がなされている場合には、検知位置判定部２０ａの判定結果、すなわち、検知された物体の位置が検知範囲１４，１５，１６の何れであるかに基づいて、操作装置４から出力される操作信号を制限する制限装置としての電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを制御することにより、下部走行体１ｅの走行動作と上部旋回体１ｄの下部走行体１ｅに対する旋回動作との少なくとも何れか一方を制限する。例えば、上部旋回体１ｄの旋回動作中には検知範囲１４を検知対象の範囲とし、検知範囲１４において物体を検知した場合には、電磁弁２３ａ，２３ｂに指令信号を出力することで上部旋回体１ｄの旋回動作を制限する。また、下部走行体１ｅの走行動作中には検知範囲１５を検知対象の範囲とし、検知範囲１５において物体を検知した場合には、電磁弁２４ａ，２４ｂに指令信号を出力することで下部走行体１ｅの走行動作を制限する。なお、オペレータの指示装置３１の操作によって動作制限制御をＯＦＦとする（機能を無効とする）指示がなされている場合には、動作制限制御部２０ｂは電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの制御、すなわち、動作制限制御を行わない。
　また、動作制限制御部２０ｂは、圧力センサ２３ｃ，２３ｄからの検出結果に基づいて、動作制限制御が有効か否か、すなわち、電磁弁２３ａ，２３ｂが正常に動作しているか否かを判定する。具体的には、動作制限制御がＯＮであって、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって物体が検知され、旋回動作や走行動作の動作制限制御を行うために動作制限制御部２０ｂから電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂへの指令信号を出力した場合、すなわち、方向切換弁２８などへのパイロット圧を制限する（減圧する）制御が行われている場合に、電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを介したパイロット圧の圧力が予め定めた圧力以下に制限されているか（減圧されているか）否かを判定することで、動作制限制御が有効（正常）か否（異常）かを判定する。動作制限制御部２０ｂは、動作制限制御が有効か否かの判定結果、すなわち、電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂがそれぞれ正常であるか異常であるかを音声出力制御部２０ｃに出力する。
　音声出力制御部２０ｃは、検知位置判定部２０ａの判定結果と、動作制限制御部２０ｂの判定結果と、操作量センサ４ａ，４ｂの検出結果とに基づいて音声出力装置３０を制御することにより、オペレータへの検知内容の報知を行う。
　図５は、制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
　図５において、制御装置２０の動作制限制御部２０ｂ及び音声出力制御部２０ｃは、まず、検知位置判定部２０ａからの判定結果に基づいて、物体が検知されたか否かを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には、処理を終了する。
　また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳである場合には、動作制限制御部２０ｂは、動作制限制御がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、動作制限制御が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力制御部２０ｃは、操作量センサ４ａ，４ｂからの検出結果に基づいて、操作装置４が操作されているか否かを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力装置３０を制御して第二状態の音を出力し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。
　また、ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合、すなわち、動作制限制御がＯＦＦである場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１２０の判定結果がＮＯの場合に、すなわち、動作制限制御が無効である場合（異常である場合）には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、操作装置４の操作が行われている場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。
　なお、図５に示す処理（ステップＳ１００～Ｓ１４１）は、油圧ショベル１が起動している状態においては、制御装置２０の動作に係るベースクロック等に基づいて継続的に繰り返し実行される。
　以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
　従来技術においては、作業機械の周辺に監視対象である所定の物体が存在していることをオペレータが認識しているような状況で警報音を光による警報に切り換えることによってオペレータの煩わしさの抑制を図っていた。しかしながら、例えば、直射日光によって光による警報のオペレータからの視認性が著しく低下してしまう場合や、オペレータが光による警報を見ていない場合などには、オペレータが光による警報を認識できないおそれがある。また、作業機械の周囲監視において、物体を検知した際に作業機械の動作を制限する動作制限制御を行うことで安全性を高めることも考えられるが、動作制限制御を無効（ＯＦＦ）としている場合や、動作制限制御の機能に異常が生じている場合など、動作制限制御が必ずしも働く状況であるとは限られない。
　これに対して本実施の形態においては、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって物体が検知されている場合に、動作制限制御がＯＦＦ（無効）とされている場合、動作制限制御が異常である場合、又は、操作装置４が操作されている場合などのように、潜在的に作業機械と物体との接触の可能性が高まる場合には、物体が検知されたことを第一状態の音（警告強度が第二状態に対して相対的に強い音）によってオペレータに報知することで、オペレータがより確実に警報に気づくようにするとともに、動作制限制御が正常である場合、かつ、操作装置４が操作されていない場合には、物体が検知されたことを第一状態の音とは異なる第二状態の音（警告強度が第一状態に対して相対的に弱い音）によってオペレータに報知するように構成したので、周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができる。
　すなわち、例えば、物体を検知して警報が鳴っている場合に、オペレータが警報に気づいていない場合、または、警報には気付いているが一定時間が経過したことによって警報に対する意識が薄れてしまっている場合には、操作レバーを操作してしまう恐れがある。したがって、このような場合には、操作レバーを操作した際に警報レベルを上げる、すなわち、警報効果の大きい音声情報をオペレータに伝えることにより、警報の実効性を向上させることができる。
　また、油圧ショベルなどの旋回動作を行う作業機械の場合には、旋回動作と走行動作とで物体と作業機械との接触防止を考慮すべき範囲（すなわち、物体を検知すべき範囲）が異なる。例えば、図３に示したように、旋回動作において作業機械と物体との接触を考慮すべき範囲は検知範囲１４であり、走行動作においては検知範囲１５である。したがって、検知範囲１５で物体を検知している場合には、旋回動作のための操作装置の操作は低リスクの操作であるといえるし、走行動作のための操作装置の操作はリスクの高い操作であるといえる。このように、リスクが高いレバー操作の場合には警報効果を大きく（警告強度を強く）、リスクが低いレバー操作の場合には警報効果を小さく（警告強度を弱く）することで、オペレータの煩わしさを低減することができ、なおかつ安全性を高めることができる。
　また、本実施の形態においては、例えば、図５に示したように、動作制限制御がＯＮであり、かつ、有効である場合であってもレバー操作が無い場合には、検知した物体と油圧ショベル１（フロント作業機１Ａ、車体１Ｂ）との接触の可能性が無いため、第一状態の音よりも警告強度の弱い第二の音を用いるように構成したので、リスクに対して不当に警告強度の強い音でオペレータに報知することがなくなり、オペレータの煩わしさを低減することができる。
　また、本実施の形態においては、旋回動作や走行動作に係る方向切換弁の受圧部に導かれるパイロット圧を検出する圧力センサを設け、圧力センサの検出結果から動作制限制御が有効であるか否かを判定することで動作制限制御の実効性を監視し、動作制限制御がＯＮの場合に、方向切換弁の受圧部に入力されるパイロット圧を制限する電磁弁が故障などの異常によって動作しない場合であっても、より警告強度の強い第一状態の音でオペレータに報知することで、動作制限制御の異常をオペレータに報知するよう構成したので、周囲監視システム全体の安全性をより向上することができる。
　＜第２の実施の形態＞
  本発明の第２の実施の形態を図６を参照しつつ説明する。
　本実施の形態は、操作装置の操作対象によって音声出力の仕方を変えたものである。
　図６は、本実施の形態に係る制御装置の処理内容を示すフローチャートである。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
　図６において、制御装置２０の動作制限制御部２０ｂ及び音声出力制御部２０ｃは、まず、検知位置判定部２０ａからの判定結果に基づいて、物体が検知されたか否かを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には、処理を終了する。
　また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、物体が検知された場合には、検知位置が旋回動作に係る範囲である検知範囲１４（図３参照）であるか否かと（ステップＳ１０１）、検知位置が走行動作に係る範囲である検知範囲１５（図３参照）であるか否かとを判定し（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の判定結果がともにＮＯの場合には、音声出力制御部２０ｃは、第二状態の音を出力し（ステップＳ１４２）、処理を終了する。
　また、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の少なくとも一方の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、物体の検知位置が検知範囲１４，１５の少なくとも一方である場合には、動作制限制御部２０ｂは、動作制限制御がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、動作制限制御が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力制御部２０ｃは、操作量センサ４ａ，４ｂからの検出結果に基づいて、操作装置４が操作されているか否かを判定し（ステップＳ１３１）、判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力装置３０を制御して第二状態の音を出力し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。
　また、ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合、すなわち、動作制限制御がＯＦＦである場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１２０の判定結果がＮＯの場合に、すなわち、動作制限制御が無効である場合（異常である場合）には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１３１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、操作装置４の操作が行われている場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。
　なお、図６に示す処理（ステップＳ１００～Ｓ１４２）は、油圧ショベル１が起動している状態においては、制御装置２０の動作に係るベースクロック等に基づいて継続的に繰り返し実行される。
　その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
　以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　以上のように構成した本実施の形態の特徴を説明する。
　（１）上記の実施の形態では、車体１Ｂと、前記車体に設けられたフロント作業機１Ａと、前記車体および前記フロント作業機を操作する操作信号をオペレータの操作に基づいて出力する操作装置４と、前記車体の周囲の物体を検知するセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、を備えた作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記車体および前記フロント作業機の動作を制御するとともに、前記センサにより前記物体が検知された場合に、前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する動作制限制御を行う制御装置２０と、前記制御装置に前記動作制限制御の有効と無効を指示する指示装置３１と、を備え、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が無効とされている場合、または前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されている場合には第一状態の警告によって前記オペレータに報知し、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されていない場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告によって前記オペレータに報知するものとした。
　これにより、作業機械の周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができ、なおかつ安全性能を高めることができる。
　（２）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記車体１Ｂは、下部走行体１ｅ、及び、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体１ｄとを有し、前記制御装置２０は、前記上部旋回体の旋回範囲に基づいて予め定められた検知範囲において前記物体が検知されているとき、前記指示装置からの指示信号を受信し、かつ前記操作装置によって前記上部旋回体の旋回動作が操作されている場合には、前記第一状態の音によって前記オペレータに報知するものとした。
　（３）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記第一状態の警告および前記第二状態の警告は音であるものとした。
　（４）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記車体１Bおよび前記フロント作業機１Aを駆動する複数の油圧アクチュエータ３ｄ，３ｅ，３ｆと、油圧ポンプ２６から前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流量を制御する方向切換弁２８と、前記方向切換弁を制御する前記操作信号としてのパイロット圧を減圧することで前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する制限装置（例えば、電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２２４ｂ）と、前記制限装置を介して前記方向切換弁に供給される前記操作信号としてのパイロット圧の大きさを検出する圧力センサ２３ｃ，２３ｄとを備え、前記制御装置は、前記操作信号としてのパイロット圧が予め定めた基準圧力よりも低い場合に前記指示装置からの指示信号を受信していると判定し、前記操作信号としてのパイロット圧が前記基準圧力以上の場合に記指示装置からの指示信号を受信していないと判定するものとした。
　（５）また、上記の実施の形態では、車体１Ｂと、前記車体に設けられたフロント作業機１Ａと、前記車体および前記フロント作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置４と、を備える作業機械（例えば、油圧ショベル１）のための周囲監視システムにおいて、前記車体の周囲の物体を検知するセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと前記センサからの検知信号を受信したとき前記車体または前記フロント作業機の動作を制御する制御機能を有する制御装置２０と、を備え、前記制御装置は、前記検知信号を受信したときに、前記制御機能が有効であるか否かと、前記操作装置が操作されているか否かとを判定し、前記制御機能が無効であると判定した場合、または前記制御機能が有効で前記操作装置が操作されていると判定した場合には、第一状態の警告を発するための指令を発信し、前記制御機能が有効であると判定し、かつ前記操作装置が操作されていないと判定した場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告を発するための指令を発信するものとした。
　＜付記＞
  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や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
　１…油圧ショベル、１Ａ…フロント作業機、１Ｂ…車体、１ａ…ブーム、１ｂ…アーム、１ｃ…バケット、１ｄ…上部旋回体、１ｅ…下部走行体、１ｆ…運転室、３ａ…ブームシリンダ、３ｂ…アームシリンダ、３ｃ…バケットシリンダ、３ｄ…旋回油圧モータ、３ｅ…走行油圧モータ、３ｆ…走行油圧モータ、４…操作装置、４ａ，４ｂ…操作量センサ、４ｆ…ゲートロックレバー、１３ａ…後方センサ、１３ｂ…右側方センサ、１３ｃ…左側方センサ、１４，１５，１６…検知範囲、２０…制御装置、２０ａ…検知位置判定部、２０ｂ…動作制限制御部、２０ｃ…音声出力制御部、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…電磁弁、２３ｃ，２３ｄ…圧力センサ、２５…エンジン、２６…油圧ポンプ、２６ａ…吐出ライン、２７…パイロットポンプ、２７ａ…吐出ライン、２７ｂ…ロック弁、２８…方向切換弁、２８ａ…センタバイパスライン、２９…圧油タンク、２９ａ…タンクライン、３０…音声出力装置、３１…指示装置、１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ…検知可能範囲

Claims (5)

  1. 　車体と、
    　前記車体に設けられたフロント作業機と、
    　前記車体および前記フロント作業機を操作する操作信号をオペレータの操作に基づいて出力する操作装置と、
    　前記車体の周囲の物体を検知するセンサと、を備えた作業機械において、
    　前記操作装置からの操作信号に基づいて前記車体および前記フロント作業機の動作を制御するとともに、前記センサにより前記物体が検知された場合に、前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する動作制限制御を行う制御装置と、
    　前記制御装置に前記動作制限制御の有効と無効を指示する指示装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が無効とされている場合、または前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されている場合には第一状態の警告によって前記オペレータに報知し、
    　前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されていない場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告によって前記オペレータに報知することを特徴とする作業機械。
  2. 　請求項１記載の作業機械において、
    　前記車体は、下部走行体、及び、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体とを有し、
    　前記制御装置は、前記上部旋回体の旋回範囲に基づいて予め定められた検知範囲において前記物体が検知されているとき、前記指示装置からの指示信号を受信し、かつ前記操作装置によって前記上部旋回体の旋回動作が操作されている場合には、前記第一状態の警告によって前記オペレータに報知することを特徴とする作業機械。
  3. 　請求項１記載の作業機械において、
    　前記第一状態の警告および前記第二状態の警告は音であることを特徴とする作業機械。
  4. 　請求項１記載の作業機械において、
    　前記車体および前記フロント作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
    　油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流量を制御する方向切換弁と、
    　前記方向切換弁を制御する前記操作信号としてのパイロット圧を減圧することで前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する制限装置と、
    　前記制限装置を介して前記方向切換弁に供給される前記操作信号としてのパイロット圧の大きさを検出する圧力センサとを備え、
    　前記制御装置は、前記操作信号としてのパイロット圧が予め定めた基準圧力よりも低い場合に前記指示装置からの指示信号を受信していると判定し、前記操作信号としてのパイロット圧が前記基準圧力以上の場合に記指示装置からの指示信号を受信していないと判定することを特徴とする作業機械。
  5. 　車体と、
    　前記車体に設けられたフロント作業機と、前記車体および前記フロント作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置と、を備える作業機械のための周囲監視システムにおいて、
    　前記車体の周囲の物体を検知するセンサと
    　前記センサからの検知信号を受信したとき前記車体または前記フロント作業機の動作を制御する制御機能を有する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記検知信号を受信したときに、前記制御機能が有効であるか否かと、前記操作装置が操作されているか否かとを判定し、
    　前記制御機能が無効であると判定した場合、または前記制御機能が有効で前記操作装置が操作されていると判定した場合には、第一状態の警告を発するための指令を発信し、
    　前記制御機能が有効であると判定し、かつ前記操作装置が操作されていないと判定した場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告を発するための指令を発信することを特徴とする周囲監視システム。
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