(57)【要約】  本発明の実施例に係るショベル（１００）は、下部走行体（１）と、下部走行体（１）に搭載される上部旋回体（３）と、上部旋回体（３）に取り付けられた受信装置（Ｓ２）、向き検出装置（Ｓ５）、コントローラ（３０）、及び表示装置（４０）と、を有する。受信装置（Ｓ２）は、飛行体（２００）が撮像した撮像画像を受信し、向き検出装置（Ｓ５）は、ショベル（１００）の向きを検出し、コントローラ（３０）は、ショベル（１００）の向きに基づいて飛行体（２００）の目標回転角度に関する情報を生成し、表示装置（４０）は、飛行体（２００）が目標回転角度だけ回転したときに撮像できる画像と同じ向きで撮像画像を表示する。
2017131194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた送信装置及び受信装置と、カメラ搭載型自律式飛行体が撮像した画像を表示する表示装置と、前記カメラ搭載型自律式飛行体の目標飛行位置に関する情報を生成する制御装置と、を有するショベルであって、
前記送信装置は、前記カメラ搭載型自律式飛行体に対して前記目標飛行位置に関する情報を送信し、
前記目標飛行位置は、前記ショベル上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、前記所定点から所定の距離だけ離れた位置である、
ショベル。
【請求項２】
前記受信装置は、前記カメラ搭載型自律式飛行体の位置情報を受信し、
前記制御装置は、前記カメラ搭載型自律式飛行体の位置情報に基づいて前記目標飛行位置に関する情報を生成する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記目標飛行位置に関する情報は、前記ショベルの位置に関する情報、又は、前記ショベルの位置に関する情報と前記ショベルの姿勢に関する情報との組み合わせである、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
ショベルに追従して飛行可能な自律式飛行体であって、
前記ショベルを撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を送信する送信装置と、前記画像に基づいて前記ショベルの位置を取得し、前記ショベルの位置に基づいて目標飛行位置を決定する制御装置と、を有し、
前記目標飛行位置は、前記ショベル上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、前記所定点から所定の距離だけ離れた位置である、
カメラ搭載型自律式飛行体。
【請求項５】
ショベルに追従して飛行可能な自律式飛行体であって、
前記ショベルを撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を送信する送信装置と、前記ショベルが生成した情報を受信する受信装置と、前記ショベルが生成した情報に基づいて目標飛行位置を決定する制御装置と、を有し、
前記ショベルが生成した情報は、前記ショベルの位置に関する情報、又は、前記ショベルの位置に関する情報と前記ショベルの姿勢に関する情報との組み合わせであり、
前記目標飛行位置は、前記ショベル上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、前記所定点から所定の距離だけ離れた位置である、
カメラ搭載型自律式飛行体。
【請求項６】
下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた送信装置、受信装置、及び測位装置と、を有するショベルであって、
少なくとも前記測位装置が取得する前記ショベルの位置に基づいて自律式飛行体の飛行禁止空間を設定し、
前記受信装置が受信する前記自律式飛行体の位置に基づいて前記自律式飛行体が前記飛行禁止空間内に存在するか否かを判定し、
前記自律式飛行体が前記飛行禁止空間内に存在すると判定した場合に前記飛行禁止空間の外に設定される目標飛行位置に関する情報を前記自律式飛行体に向けて送信する、
ショベル。
【請求項７】
下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた送信装置及び測位装置と、を有するショベルであって、
前記送信装置は、少なくとも前記測位装置が取得する前記ショベルの位置に基づいて設定される自律式飛行体の飛行禁止空間に関する情報を発信する、
ショベル。
【請求項８】
前記飛行禁止空間は、前記ショベルの位置と前記ショベルの姿勢とに基づいて設定される、
請求項７に記載のショベル。
【請求項９】
ショベルが生成した情報を受信する受信装置を搭載した自律式飛行体であって、
前記ショベルが生成した情報に基づいて設定される前記ショベルに関する飛行禁止空間の外を飛行するように自律的に動作する、
自律式飛行体。
【請求項１０】
ショベルを撮像するカメラを搭載した自律式飛行体であって、
前記カメラが撮像した画像に基づいて前記自律式飛行体に対する前記ショベルの位置に関する情報を取得し、該情報に基づいて決まる前記ショベルに関する飛行禁止空間の外を飛行するように自律的に動作する、
自律式飛行体。
【請求項１１】
ショベルを撮像するカメラを搭載した自律式飛行体であって、
前記カメラが撮像した画像に基づいて前記自律式飛行体に対する前記ショベルの位置及び姿勢に関する情報を取得し、該情報に基づいて決まる前記ショベルに関する飛行禁止空間の外を飛行するように自律的に動作する、
自律式飛行体。
【請求項１２】
下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた受信装置、向き検出装置、制御装置、及び表示装置と、を有するショベルであって、
前記受信装置は、カメラ搭載型自律式飛行体が撮像した撮像画像を受信し、
前記向き検出装置は、前記ショベルの向きを検出し、
前記制御装置は、前記ショベルの向きに基づいて前記カメラ搭載型自律式飛行体の目標回転角度に関する情報を生成し、
前記表示装置は、前記カメラ搭載型自律式飛行体が前記目標回転角度だけ回転したときに撮像できる画像と同じ向きで前記撮像画像を表示する、
ショベル。
【請求項１３】
前記受信装置は、前記カメラ搭載型自律式飛行体の向きに関する情報を受信し、
前記制御装置は、前記ショベルの向きと前記カメラ搭載型自律式飛行体の向きとに基づいて前記目標回転角度に関する情報を生成する、
請求項１２に記載のショベル。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記撮像画像を前記目標回転角度だけ回転させて前記表示装置に表示させる、
請求項１２に記載のショベル。
【請求項１５】
前記カメラ搭載型自律式飛行体が前記目標回転角度だけ回転したときの前記カメラ搭載型自律式飛行体の向きは前記ショベルの向きと同じである、
請求項１２に記載のショベル。
【請求項１６】
前記上部旋回体に取り付けられた送信装置を有し、
前記送信装置は、前記目標回転角度に関する情報、又は、前記目標回転角度に関する情報と前記カメラ搭載型自律式飛行体の目標飛行位置に関する情報との組み合わせを前記カメラ搭載型自律式飛行体に向けて送信し、
前記目標飛行位置は、前記ショベル上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、前記所定点から所定の距離だけ離れた位置である、
請求項１２に記載のショベル。
【請求項１７】
前記上部旋回体に取り付けられた送信装置を有し、
前記送信装置は、前記目標回転角度に関する情報として前記ショベルの向きに関する情報を前記カメラ搭載型自律式飛行体に向けて送信する、
請求項１２に記載のショベル。
【請求項１８】
ショベルを撮像するカメラと、前記カメラが撮像した撮像画像を送信する送信装置と、前記撮像画像に基づいて前記ショベルの向きを取得し、前記ショベルの向きに基づいて目標回転角度を決定する制御装置と、を有する自律式飛行体であって、
前記自律式飛行体が前記目標回転角度だけ回転したときの前記自律式飛行体の向きと前記ショベルの向きとの間の角度は、予め設定された角度である、
自律式飛行体。
【請求項１９】
ショベルを撮像するカメラと、前記カメラが撮像した撮像画像を送信する送信装置と、前記ショベルが生成した情報を受信する受信装置と、前記ショベルが生成した情報に基づいて目標回転角度を決定する制御装置と、を有する自律式飛行体であって、
前記自律式飛行体が前記目標回転角度だけ回転したときの前記自律式飛行体の向きと前記ショベルの向きとの間の角度は、予め設定された角度である、
自律式飛行体。
【請求項２０】
前記送信装置は、前記目標回転角度だけ前記撮像画像を回転させて得られる画像を送信する、
請求項１８に記載の自律式飛行体。
【請求項２１】
前記目標回転角度だけ回転する、
請求項１８に記載の自律式飛行体。
【請求項２２】
下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた送信装置、受信装置及び表示装置と、自律式飛行体の目標飛行位置に関する情報を生成する制御装置と、を有するショベルであって、
前記送信装置は、前記自律式飛行体に対して前記目標飛行位置に関する情報を送信し、
前記目標飛行位置は、前記ショベル上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、前記所定点から所定の距離だけ離れた位置である、
ショベル。
【請求項２３】
前記受信装置は、前記自律式飛行体の位置情報を受信し、
前記制御装置は、前記自律式飛行体の位置情報に基づいて前記目標飛行位置に関する情報を生成する、
請求項２２に記載のショベル。
【請求項２４】
前記目標飛行位置に関する情報は、前記ショベルの位置に関する情報、又は、前記ショベルの位置に関する情報と前記ショベルの姿勢に関する情報との組み合わせである、
請求項２２に記載のショベル。
【請求項２５】
ショベルに追従して飛行可能な自律式飛行体であって、
前記ショベルが生成した情報を受信する受信装置と、前記ショベルが生成した情報に基づいて目標飛行位置を決定する制御装置と、を有し、
前記ショベルが生成した情報は、前記ショベルの位置に関する情報、又は、前記ショベルの位置に関する情報と前記ショベルの姿勢に関する情報との組み合わせであり、
前記目標飛行位置は、前記ショベル上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、前記所定点から所定の距離だけ離れた位置である、
自律式飛行体。
【請求項２６】
下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた受信装置及び制御装置と、を有するショベルであって、
前記受信装置は、カメラ搭載型自律式飛行体が撮像した撮像画像を受信し、
前記撮像画像は、前記ショベルに取り付けられた目印の画像であるマーカ画像を含み、
前記制御装置は、前記撮像画像に含まれる前記マーカ画像に基づいて前記ショベルの動きをガイドする、
ショベル。
【請求項２７】
ショベルを撮像するカメラと、前記カメラが撮像した撮像画像を送信する送信装置と、前記撮像画像に基づいて前記ショベルの位置及び向きを取得する制御装置と、を有する自律式飛行体であって、
前記撮像画像は、前記ショベルに取り付けられた目印の画像であるマーカ画像を含む、
自律式飛行体。
【請求項２８】
ショベルが消費する流体を容れた容器を運搬する自律式飛行体から該流体の補給を受けるショベルであって、
下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される、前記流体を貯留するタンクと、
前記自律式飛行体が前記ショベル上に着陸したときに前記タンクと前記容器とをドッキングさせるドッキング装置と、を有する、
ショベル。
【請求項２９】
前記ドッキング装置は、前記タンクと前記容器とのドッキングを構造的に可能にするドッキング可能状態と構造的に不可能にするドッキング不可状態とを切り替え可能であり、
前記自律式飛行体を認証した場合に前記ドッキング装置の状態をドッキング可能状態に切り替える、
請求項２８に記載のショベル。
【請求項３０】
前記ドッキング装置は、前記タンクと前記容器との連結部を覆う自動開閉式カバーを有し、
前記自律式飛行体を認証した場合に前記自動開閉式カバーを開く、
請求項２８に記載のショベル。
【請求項３１】
前記タンクと前記容器とのドッキング後に、前記流体の補給を開始させる指令を前記自律式飛行体に向けて送信する、
請求項２８に記載のショベル。
【請求項３２】
前記ショベルの姿勢を検出する姿勢検出装置を有し、
前記姿勢検出装置の出力に基づいて前記ショベルが平面に位置していると判定した場合に、前記タンクと前記容器とのドッキングを許可する指令を前記自律式飛行体に向けて送信する、
請求項２８に記載のショベル。
【請求項３３】
前記上部旋回体に取り付けられた送信装置を有し、
前記ショベルが作動状態にあると判定した場合に、前記タンクと前記容器とのドッキングを禁止する指令を前記送信装置から前記自律式飛行体に向けて送信させる、
請求項２８に記載のショベル。
【請求項３４】
ショベルが消費する流体を容れた容器を運搬する自律式飛行体から該流体の補給を受けるショベルであって、
下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される、前記流体を貯留するタンクと、
前記自律式飛行体を認証する制御装置と、を有する、
ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショベル及びショベルの周囲を飛行する自律式飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
上部旋回体に取り付けられたカメラを利用するショベルが知られている（特許文献１参照。）。このショベルは、上部旋回体の側方及び後方を向くカメラが撮像した画像を表示する表示装置をキャビン内に備えている。そのため、ショベルの操作者はその表示装置を見ることでショベルの後方及び側方の状況を視認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２４４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のショベルは、上部旋回体に取り付けられたカメラが撮像した画像を表示装置に表示するのみであるため、カメラで撮像できない空間の状況をショベルの操作者に視認させることができない。カメラで撮像できない空間は、例えば、掘削している穴の内部空間、カウンタウェイトのすぐ後ろの空間等を含む。【０００５】
上述に鑑み、上部旋回体に取り付けられたカメラでは撮像できない空間を撮像可能なカメラが撮像した画像をショベルの操作者に提示できるショベルを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた受信装置、向き検出装置、制御装置、及び表示装置と、を有するショベルであって、前記受信装置は、カメラ搭載型自律式飛行体が撮像した撮像画像を受信し、前記向き検出装置は、前記ショベルの向きを検出し、前記制御装置は、前記ショベルの向きに基づいて前記カメラ搭載型自律式飛行体の目標回転角度に関する情報を生成し、前記表示装置は、前記カメラ搭載型自律式飛行体が前記目標回転角度だけ回転したときに撮像できる画像と同じ向きで前記撮像画像を表示する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、上部旋回体に取り付けられたカメラでは撮像できない空間を撮像可能なカメラが撮像した画像をショベルの操作者に提示できるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】作業支援システムが利用される作業現場の図である。
【図２】作業支援システムのシステム構成図である。
【図３】追従開始処理のフローチャートである。
【図４Ａ】リモコンの正面図である。
【図４Ｂ】リモコンの正面図である。
【図５Ａ】追従処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】追従処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６Ａ１】飛行体の目標飛行位置の例を示す図である。
【図６Ａ２】飛行体の目標飛行位置の例を示す図である。
【図６Ｂ１】飛行体の目標飛行位置の例を示す図である。
【図６Ｂ２】飛行体の目標飛行位置の例を示す図である。
【図７Ａ】飛行体の目標飛行位置の別の例を示す図である。
【図７Ｂ】飛行体の目標飛行位置の別の例を示す図である。
【図８Ａ】追従処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】追従処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。
【図９】追従処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】接触回避処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０Ｂ】接触回避処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１１】回避飛行が実行されるときのショベルと飛行体との関係を示す図である。
【図１２Ａ】接触回避処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】接触回避処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。
【図１３】接触回避処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。
【図１４】ショベル、飛行体、及びダンプトラックの側面図である。
【図１５Ａ１】ショベル、飛行体、及びダンプトラックの相対位置関係を示す図である。
【図１５Ａ２】図１５Ａ１における飛行体のカメラが撮像した撮像画像を示す図である。
【図１５Ｂ１】ショベル、飛行体、及びダンプトラックの相対位置関係の別の一例を示す図である。
【図１５Ｂ２】図１５Ｂ１における飛行体のカメラが撮像した撮像画像を示す図である。
【図１５Ｃ１】ショベル、飛行体、及びダンプトラックの相対位置関係の更に別の一例を示す図である。
【図１５Ｃ２】図１５Ｃ１における飛行体のカメラが撮像した撮像画像を示す図である。
【図１６Ａ】画像回転処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１６Ｂ】画像回転処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】画像回転処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。
【図１７Ｂ】画像回転処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。
【図１８Ａ】画像回転処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。
【図１８Ｂ】画像回転処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。
【図１９】画像回転処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。
【図２０Ａ】ショベル、飛行体、及びダンプトラックの相対位置関係を示す図である。
【図２０Ｂ１】図２０Ａにおける飛行体のカメラが撮像した撮像画像を示す図である。
【図２０Ｂ２】図２０Ａにおける飛行体のカメラが撮像した撮像画像を示す図である。
【図２１Ａ】飛行体が撮像した撮像画像に基づいてショベルの位置及び向きを導き出す方法を説明する図である。
【図２１Ｂ】飛行体が撮像した撮像画像に基づいてショベルの位置及び向きを導き出す方法を説明する図である。
【図２２Ａ】飛行体が撮像した撮像画像に基づいて基準面に対するショベルの接地面の高さ又は深さを導き出す方法を説明する図である。
【図２２Ｂ】飛行体が撮像した撮像画像に基づいて基準面に対するショベルの接地面の高さ又は深さを導き出す方法を説明する図である。
【図２２Ｃ】飛行体が撮像した撮像画像に基づいて基準面に対するショベルの接地面の高さ又は深さを導き出す方法を説明する図である。
【図２３Ａ】マシンガイダンス処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３Ｂ】マシンガイダンス処理の一例を示すフローチャートである。
【図２４Ａ】マシンガイダンス処理の別の一例を示すフローチャートである。
【図２４Ｂ】マシンガイダンス処理の別の一例を示すフローチャートである。
【図２５Ａ】マシンガイダンス処理の更に一例を示すフローチャートである。
【図２５Ｂ】マシンガイダンス処理の更に一例を示すフローチャートである。
【図２６】流体補給システムが利用される作業現場の図である。
【図２７】流体補給システムのシステム構成図である。
【図２８Ａ】燃料補給前処理のフローチャートである。
【図２８Ｂ】燃料補給前処理のフローチャートである。
【図２９Ａ】ドッキング装置の配置を示す上部旋回体の図である。
【図２９Ｂ】ドッキング装置の配置を示す上部旋回体の図である。
【図３０Ａ１】ドッキング装置の動作を説明する図である。
【図３０Ａ２】ドッキング装置の動作を説明する図である。
【図３０Ｂ１】ドッキング装置の動作を説明する図である。
【図３０Ｂ２】ドッキング装置の動作を説明する図である。
【図３１Ａ】燃料補給後処理のフローチャートである。
【図３１Ｂ】燃料補給後処理のフローチャートである。
【図３２Ａ１】ドッキング装置の別の一例を説明する図である。
【図３２Ａ２】ドッキング装置の別の一例を説明する図である。
【図３２Ｂ１】ドッキング装置の別の一例を説明する図である。
【図３２Ｂ２】ドッキング装置の別の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係るショベル（掘削機）１００及び飛行体２００を含む作業支援システムについて説明する。図１は、作業支援システムが利用される作業現場の図である。
【００１０】
作業支援システムは、主に、ショベル１００、飛行体２００、及びリモコン３００で構成される。作業支援システムを構成するショベル１００は、１台であってもよく、複数台であってもよい。図１の例は、２台のショベル１００Ａ、１００Ｂを含む。
【００１１】
飛行体２００は、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができる自律式飛行体であり、例えば、マルチコプタ、飛行船等を含む。本実施例では、カメラを搭載したクワッドコプタである。リモコン３００は、飛行体２００を遠隔操作するためのリモートコントローラである。
【００１２】
ショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６はアタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム４、アーム５、バケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源が搭載される。
【００１３】
上部旋回体３には送信装置Ｓ１、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、向き検出装置Ｓ５、表示装置４０等が取り付けられる。
【００１４】
送信装置Ｓ１はショベル１００の外部に向けて情報を発信する。送信装置Ｓ１は、例えば、飛行体２００及びリモコン３００の少なくとも一方が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。本実施例では、送信装置Ｓ１は飛行体２００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。送信装置Ｓ１は、飛行体２００が発信した情報を受信した場合に限り飛行体２００に向けて情報を発信してもよい。
【００１５】
受信装置Ｓ２はショベル１００の外部からの情報を受信する。受信装置Ｓ２は、例えば、飛行体２００及びリモコン３００の少なくとも一方が発信する情報を受信する。本実施例では、受信装置Ｓ２は飛行体２００が発信した情報を受信する。
【００１６】
測位装置Ｓ３はショベル１００の位置に関する情報を取得する。本実施例では、測位装置Ｓ３はＧＮＳＳ（ＧＰＳ）受信機であり、ショベル１００の存在位置の緯度、経度、高度を測定する。
【００１７】
姿勢検出装置Ｓ４はショベルの姿勢を検出する。ショベルの姿勢は、例えば、掘削アタッチメントの姿勢である。本実施例では、姿勢検出装置Ｓ４は、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、バケット角度センサ、及び機体傾斜センサを含む。ブーム角度センサは、ブーム角度を取得するセンサであり、例えば、ブームフートピンの回転角度を検出する回転角度センサ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ、ブーム４の傾斜角度を検出する傾斜（加速度）センサ等を含む。アーム角度センサ及びバケット角度センサについても同様である。機体傾斜センサは機体傾斜角度を取得するセンサであり、例えば、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角度を検出する。本実施例では、機体傾斜センサは上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角を検出する２軸加速度センサである。なお、上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。機体傾斜センサは３軸加速度センサであってもよい。
【００１８】
向き検出装置Ｓ５は、ショベル１００の向きを検出する。向き検出装置Ｓ５は、地磁気センサ、旋回機構２の旋回軸に関するレゾルバ又はエンコーダ、ジャイロセンサ等で構成される。向き検出装置Ｓ５は、２つのＧＮＳＳ受信機を含むＧＮＳＳコンパスで構成されてもよい。本実施例では、向き検出装置Ｓ５は、３軸地磁気センサとジャイロセンサの組み合わせで構成される。
【００１９】
表示装置４０は、各種情報を表示する装置であり、キャビン１０内の運転席の近傍に配置されている。本実施例では、表示装置４０は飛行体２００が撮像した画像を表示可能である。
【００２０】
次に図２を参照し、作業支援システムの構成について説明する。図２は作業支援システムのシステム構成図である。
【００２１】
ショベル１００は、エンジン１１、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、コントローラ３０、エンジン制御装置７４等で構成される。
【００２２】
エンジン１１はショベル１００の駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸はメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。
【００２３】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ１４は、斜板傾転角の変化に応じて１回転当たりの吐出流量が変化する。斜板傾転角はレギュレータ１４ａにより制御される。レギュレータ１４ａはコントローラ３０からの制御電流の変化に応じて斜板傾転角を変化させる。
【００２４】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して操作装置２６等の各種油圧制御機器に作動油を供給する固定容量型油圧ポンプである。
【００２５】
コントロールバルブ１７は油圧アクチュエータに関する作動油の流れを制御する流量制御弁のセットである。コントロールバルブ１７は、操作装置２６の操作方向及び操作量に対応するパイロット圧の変化に応じ、メインポンプ１４から高圧油圧ライン１６を通じて受け入れた作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。油圧アクチュエータは、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行用油圧モータ１Ａ、右走行用油圧モータ１Ｂ、旋回用油圧モータ２Ａ等を含む。
【００２６】
操作装置２６は、ショベル１００の操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６はパイロットライン２５を介してパイロットポンプ１５から作動油の供給を受けてパイロット圧を生成する。そして、パイロットライン２５ａを通じ、対応する流量制御弁のパイロットポートにそのパイロット圧を作用させる。パイロット圧は操作装置２６の操作方向及び操作量に応じて変化する。パイロット圧センサ１５ａはパイロット圧を検出し、その検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【００２７】
コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ３０のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現させる。
【００２８】
エンジン制御装置７４はエンジン１１を制御する装置である。エンジン制御装置７４は、例えば、入力装置を介して設定されたエンジン回転数が実現されるように燃料噴射量等を制御する。
【００２９】
送信装置Ｓ１、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、及び向き検出装置Ｓ５のそれぞれはコントローラ３０に接続される。コントローラ３０は、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、及び向き検出装置Ｓ５のそれぞれが出力する情報に基づいて各種演算を実行し、演算結果に基づいて生成した情報を送信装置Ｓ１から外部に発信する。
【００３０】
飛行体２００は、制御装置２０１、送信装置２０２、受信装置２０３、自律航行装置２０４、カメラ２０５等で構成される。
【００３１】
制御装置２０１は、飛行体２００を制御するための装置である。本実施例では、制御装置２０１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。制御装置２０１のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現させる。
【００３２】
送信装置２０２は、飛行体２００の外部に向けて情報を発信する。送信装置２０２は、例えば、ショベル１００及びリモコン３００の少なくとも一方が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。本実施例では、送信装置２０２は、ショベル１００及びリモコン３００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。ショベル１００及びリモコン３００が受信可能な情報は、例えば、カメラ２０５が撮像した撮像画像を含む。
【００３３】
受信装置２０３は、飛行体２００の外部からの情報を受信する。受信装置２０３は、例えば、ショベル１００及びリモコン３００のそれぞれが発信する情報を受信する。
【００３４】
自律航行装置２０４は、飛行体２００の自律航行を実現するための装置である。本実施例では、自律航行装置２０４は、飛行制御装置、電動モータ、及びバッテリを含む。また、飛行体２００は、飛行体２００の位置を独自に判断するためにＧＮＳＳ受信機を搭載していてもよい。また、飛行体２００は、飛行体２００の位置及び向きを独自に判断するために複数のＧＮＳＳ受信機を搭載していてもよい。また、バッテリではなく、有線接続を介して地上の外部電源を用いる場合には、電圧変換を行うコンバータを搭載していてもよい。また、飛行体２００はソーラーパネルを搭載していてもよい。飛行制御装置は、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ（方位センサ）、気圧センサ、測位センサ、超音波センサ等の各種センサを含み、姿勢維持機能、高度維持機能等を実現する。電動モータは、バッテリから電力の供給を受けてプロペラを回転させる。自律航行装置２０４は、例えば、制御装置２０１から目標飛行位置に関する情報を受けると４つのプロペラの回転速度を別々に制御し、飛行体２００の姿勢及び高度を維持しながら飛行体２００を目標飛行位置に移動させる。目標飛行位置に関する情報は、例えば、目標飛行位置の緯度、経度、及び高度である。制御装置２０１は、例えば、受信装置２０３を通じて目標飛行位置に関する情報を外部から取得する。自律航行装置２０４は、制御装置２０１から目標向きに関する情報を受けて飛行体２００の向きを変化させてもよい。
【００３５】
カメラ２０５は物体検知情報としての画像を取得するための物体検知装置である。本実施例では、カメラ２０５は飛行体２００の鉛直下方を撮像できるように飛行体２００に取り付けられている。カメラ２０５が撮像した撮像画像は、例えば、飛行体２００の飛行位置である撮像位置に関する情報を含み、３次元地形データを生成するために利用される。また、物体検知装置として、レーザーレンジファインダ、超音波センサ、ミリ波センサ等が用いられてもよい。
【００３６】
リモコン３００は、制御装置３０１、送信装置３０２、受信装置３０３、表示装置３０４、操作入力装置３０５等で構成される。
【００３７】
制御装置３０１は、リモコン３００を制御するための装置である。本実施例では、制御装置３０１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。制御装置３０１のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現させる。
【００３８】
送信装置３０２は、リモコン３００の外部に向けて情報を発信する。送信装置３０２は、例えば、飛行体２００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。ショベル１００が受信可能な情報を発信してもよい。本実施例では、送信装置３０２は、飛行体２００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。飛行体２００が受信可能な情報は、例えば、飛行体２００の目標飛行位置に関する情報を含む。
【００３９】
受信装置３０３は、リモコン３００の外部からの情報を受信する。受信装置３０３は、例えば、ショベル１００及び飛行体２００の少なくとも一方が発信する情報を受信する。本実施例では、受信装置３０３は飛行体２００が発信した情報を受信する。飛行体２００が発信した情報は、例えば、飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を含む。
【００４０】
表示装置３０４は、各種情報を表示するための装置である。本実施例では、表示装置３０４は液晶ディスプレイであり、飛行体２００の操縦に関する情報を表示する。飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を表示してもよい。
【００４１】
操作入力装置３０５は、飛行体２００の操縦者の操作入力を受けるための装置である。本実施例では、操作入力装置３０５は、液晶ディスプレイの上に配置されるタッチパネルである。
【００４２】
次に図３を参照し、作業支援システムの機能について説明する。図３は、作業支援システムが追従機能を開始させる処理（以下、「追従開始処理」とする。）のフローチャートである。追従機能は、飛行体２００がショベル１００に自動的に追従しながらショベル１００の周囲を撮像してショベル１００に送信する機能である。
【００４３】
最初に、飛行体２００の操縦者は追従対象のショベルを決定する（ステップＳＴ１）。操縦者は、例えば、リモコン３００の操作入力装置３０５を用い、飛行体２００を追従させたいショベル１００を決定する。
【００４４】
追従対象のショベルが決定されると、飛行体２００をショベルに追従させる処理（以下、「追従処理」とする。）が開始する（ステップＳＴ２）。そして、飛行体２００は、撮像画像の送信を開始する（ステップＳＴ３）。飛行体２００は、例えば、カメラ２０５が撮像した撮像画像を含む情報を送信装置２０２から所定周期で繰り返し発信する。
【００４５】
ここで図４を参照し、操縦者がリモコン３００を用いて追従対象のショベルを決定する方法について説明する。図４Ａ及び図４Ｂはリモコン３００の正面図である。図４Ａ及び図４Ｂの各例では、リモコン３００は、表示装置３０４としての液晶ディスプレイと、操作入力装置３０５としてのタッチパネルとを有するスマートフォンである。
【００４６】
図４Ａは、飛行体２００の受信可能範囲内に３台のショベルが存在する場合を示す。飛行体２００は、例えば、無線通信を介してショベルＩＤ番号を受信することでショベルを認証する。選択ボタンＧ１〜Ｇ３は認証されたショベルのそれぞれに対応するソフトウェアボタンである。リモコン３００は、認識されたショベルの台数に応じた数の選択ボタンを表示する。各選択ボタンにはショベルＩＤ番号が付されている。操作ボタンＧ５は、飛行体２００を上昇させ、下降させ、左旋回させ、或いは右旋回させるためのソフトウェアボタンである。操縦者は、操作ボタンＧ５の上部（「上昇」と表示された部分）をタッチ操作することで上昇指令をリモコン３００から飛行体２００に送信して飛行体２００を上昇させることができる。下降、左旋回、及び右旋回についても同様である。操作ボタンＧ６は、飛行体２００を前後左右に移動させるためのソフトウェアボタンである。操縦者は、操作ボタンＧ６の上部（「前」と表示された部分）をタッチ操作することで前進指令をリモコン３００から飛行体２００に送信して飛行体２００を前進させることができる。他の方向への移動についても同様である。
【００４７】
操縦者は、操作ボタンＧ５、Ｇ６をタッチ操作して飛行体２００を作業現場の上空まで飛行させる。飛行体２００がショベルを認証すると、リモコン３００は、飛行体２００から受信した情報に基づき、認証された３台のショベルのそれぞれに対応する選択ボタンＧ１〜Ｇ３を表示する。操縦者は、選択ボタンＧ１〜Ｇ３のうちの１つをタッチ操作することで追従対象のショベルを決定する。飛行体２００は、例えば、追従対象のショベルから受信する情報を利用してその追従対象のショベルまで接近する。そして、その追従対象のショベルとの相対位置関係を維持するように追従飛行する。
【００４８】
図４Ｂは、飛行体２００のカメラ２０５の撮像範囲内に４台のショベルが存在する場合を示す。飛行体２００は、例えば、カメラ２０５が撮像した撮像画像に画像処理を施すことでカメラ２０５の撮像範囲内に存在するショベルを認識する。カメラ画像Ｇ１０は、カメラ２０５が撮像した撮像画像であり、カメラ２０５の撮像範囲内に存在する４台のショベルのそれぞれに対応する４つのショベル画像Ｇ１１〜Ｇ１４を含む。リモコン３００は、飛行体２００から受信した情報を用いてカメラ画像Ｇ１０をリアルタイムで表示している。
【００４９】
操縦者は、４つのショベル画像Ｇ１１〜Ｇ１４のうちの１つをタッチ操作することで追従対象のショベルを決定する。その後、飛行体２００は、例えば、追従対象のショベルのショベル画像が撮像画像内の所定位置で所定の大きさを占めるように追従飛行する。すなわち、その追従対象のショベルと飛行体２００との相対位置関係が所定の相対位置関係を維持するように追従飛行する。
【００５０】
次に図５を参照し、追従処理の一例について説明する。図５Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図５Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。
【００５１】
最初に、ショベル１００のコントローラ３０は、ショベル１００の位置情報を取得する（ステップＳＴ１１）。コントローラ３０は、例えば、測位装置Ｓ３の出力に基づいてショベル１００の緯度、経度、高度を取得する。また、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢情報、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報等を追加的に取得してもよい。例えば、コントローラ３０は、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいてブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度を取得してもよい。また、コントローラ３０は、向き検出装置Ｓ５の出力に基づいてショベル１００の絶対方位角を取得してもよい。また、コントローラ３０はパイロット圧センサ１５ａの出力に基づいてショベル１００の操作内容を取得してもよい。
【００５２】
その後、コントローラ３０は位置情報を外部に向けて発信する（ステップＳＴ１２）。例えば、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１を通じて位置情報を飛行体２００に対して送信する。また、コントローラ３０は、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報、掘削アタッチメントの姿勢情報等を飛行体２００に送信してもよい。
【００５３】
そして、コントローラ３０は、ステップＳＴ１１及びステップＳＴ１２を所定の制御周期で繰り返し実行することでショベル１００の位置情報を飛行体２００に継続的に伝えることができる。
【００５４】
飛行体２００の制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報を受信する（ステップＳＴ２１）。例えば、制御装置２０１は、受信装置２０３を通じてショベル１００のコントローラ３０が発信したショベル１００の位置情報を受信する。制御装置２０１は、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報、掘削アタッチメントの姿勢情報等を追加的に受信してもよい。
【００５５】
その後、制御装置２０１は、目標飛行位置を決定する（ステップＳＴ２２）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報に基づいて飛行体２００の目標飛行位置を決定する。目標飛行位置は、例えば、ショベル１００上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、その所定点から所定の距離だけ離れた位置である。所定点は、例えば、ショベル１００の旋回軸上の一点であり、その位置座標はショベル１００の現在位置、すなわち測位装置Ｓ３の現在位置から導き出される。
【００５６】
制御装置２０１は、所定点の位置座標から１つの目標飛行位置を導き出してもよく、複数の目標飛行位置を導き出してもよい。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、旋回軸から所定の距離だけ離れた位置という条件を満たす全ての位置を目標飛行位置として導き出してもよい。また、掘削アタッチメントの姿勢情報を取得している場合には、制御装置２０１は、掘削アタッチメントの現在の旋回半径を上述の所定の距離としてもよい。また、ショベル１００の向き情報を取得している場合には、制御装置２０１は、上述の条件を満たす位置のうち、上面視でショベル１００の前方にある１つの位置を目標飛行位置として導き出してもよい。また、ショベル１００の操作情報を取得している場合には、制御装置２０１は、ショベル１００の操作内容に応じて目標飛行位置を切り替えてもよい。例えば、ショベル１００の走行中と掘削中とで目標飛行位置を切り替えてもよい。
【００５７】
複数の目標飛行位置を導き出した場合、制御装置２０１は、自律航行装置２０４が出力する飛行体２００の現在の位置情報を追加的に考慮して１つの目標飛行位置を決定してもよい。例えば、複数の目標飛行位置のうち、飛行体２００の現在位置に最も近いものを最終的な目標飛行位置として決定してもよい。
【００５８】
その後、制御装置２０１は、飛行体２００を目標飛行位置まで移動させる（ステップＳＴ２３）。例えば、制御装置２０１は、自律航行装置２０４に対して目標飛行位置に関する情報を出力する。自律航行装置２０４は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）航法、慣性航法、又はＧＰＳ航法と慣性航法とを組み合わせたハイブリッド航法を用いて飛行体２００を目標飛行位置まで移動させる。ＧＰＳ航法を用いる場合、自律航行装置２０４は、ショベル１００の絶対位置（緯度、経度、高度）を目標飛行位置に関する情報として取得すればよい。慣性航法を用いる場合、自律航行装置２０４は、前回受信したショベル１００の位置と今回受信したショベル１００の位置との間の変化に関する情報を目標飛行位置に関する情報として取得すればよい。この場合、飛行体２００の受信装置２０３は、ショベル１００の位置情報を継続的に受信すればよい。
【００５９】
そして、制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報を受信する度に、ステップＳＴ２２及びステップＳＴ２３を繰り返し実行することで継続的に飛行体２００をショベル１００に追従させることができる。
【００６０】
また、飛行体２００が複数のＧＮＳＳ受信機を搭載している場合、制御装置２０１は、飛行体２００の位置及び向き（基準方位に対する旋回角度）を把握できる。この場合、制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報及び向き情報を取得すると、ショベル１００及び飛行体２００のそれぞれの位置及び向きを比較できる。そして、ショベル１００の位置及び向きの変化に応じて飛行体２００の位置及び向きを変化させて飛行体２００をショベル１００に追従させることができる。
【００６１】
次に図６を参照し、飛行体２００の目標飛行位置の具体例について説明する。図６Ａ１及び図６Ａ２は旋回軸Ｌ１から離れた位置が目標飛行位置として設定された場合の状態を示す。図６Ｂ１及び図６Ｂ２は旋回軸Ｌ１上の位置が目標飛行位置として設定された場合の状態を示す。図６Ａ１及び図６Ｂ１はショベル１００及び飛行体２００の側面図であり、図６Ａ２及び図６Ｂ２はショベル１００及び飛行体２００の上面図である。
【００６２】
図６Ａ１及び図６Ａ２の例では、目標飛行位置は、ショベル１００の所定点Ｐ１から高さＨで且つ上部旋回体３の前後軸Ｌ２上で旋回軸Ｌ１から後方に距離Ｔだけ離れた位置に設定されている。所定点Ｐ１はショベル１００（下部走行体１）の接地面と旋回軸Ｌ１との交点である。この場合、上部旋回体３の前後軸Ｌ２はショベル１００の旋回に応じて回転する。そのため、目標飛行位置もショベル１００の旋回に応じて移動する。飛行体２００は、前後軸Ｌ２が旋回軸Ｌ１回りに回転して目標飛行位置が変化すると、高さＨを維持しながら回転後の前後軸Ｌ２上で旋回軸Ｌ１から後方に距離Ｔだけ離れた位置である新たな目標飛行位置に移動する。
【００６３】
目標飛行位置は、ショベル１００の所定点Ｐ１から所定の高さで且つ上部旋回体３の前後軸Ｌ２上で旋回軸Ｌ１から前方に所定距離だけ離れた位置に設定されてもよい。所定距離は、例えば、アーム先端位置の真上となるような位置である。このような目標飛行位置は、例えば、ショベル１００が掘削作業又は転圧作業を行っている場合に好適である。
【００６４】
図６Ｂ１及び図６Ｂ２の例では、目標飛行位置は、旋回軸Ｌ１上で且つ所定点Ｐ１から高さＨの位置に設定されている。この場合、目標飛行位置は、ショベル１００が旋回した場合であっても移動しない。旋回軸Ｌ１の位置は変化しないためである。そのため、飛行体２００は、ショベル１００が旋回した場合であっても静止したまま飛行を継続する。このような目標飛行位置は、例えば、ショベル１００が走行している場合に好適である。
【００６５】
次に図７を参照し、飛行体２００の目標飛行位置の別の具体例について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、掘削・積み込み作業を行うショベル１００、ショベル１００に追従飛行する飛行体２００、及びショベル１００が排土する土砂を受けるダンプトラック４００の上面図である。図７Ａはショベル１００が掘削アタッチメントを＋Ｙ方向に向けて掘削作業を行っている状態を示し、図７Ｂは掘削作業の後に左旋回が行われて掘削アタッチメントが＋Ｘ方向に向けられた状態を示す。
【００６６】
図７Ａ及び図７Ｂの例では、目標飛行位置はアーム先端位置の真上となるような位置に設定されている。この場合、アーム先端位置は掘削アタッチメントの姿勢の変化及びショベル１００の旋回に応じて変化する。そのため、目標飛行位置も掘削アタッチメントの姿勢の変化及びショベル１００の旋回に応じて移動する。飛行体２００は、掘削アタッチメントの姿勢及びショベル１００の向きの少なくとも一方が変化して目標飛行位置が変化すると、高さＨを維持しながら新たなアーム先端位置に対応する新たな目標飛行位置に移動する。
【００６７】
以上の構成により、ショベル１００は、上部旋回体３に取り付けられたカメラでは撮像できない空間を撮像可能なカメラである、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像をキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。
【００６８】
また、ショベル１００は、送信装置Ｓ１から飛行体２００の目標飛行位置に関する情報を発信することにより、ショベル１００に対して飛行体２００を追従飛行させることができる。例えば、ショベル１００は、掘削アタッチメントのブーム先端位置、アーム先端位置等の所定の部位と飛行体２００との間の水平距離が所定距離を維持するように飛行体２００を追従飛行させることができる。
【００６９】
また、ショベル１００は、飛行体２００が発信する情報を受信することなく、ショベル１００に飛行体２００を追従させることができる。飛行体２００はショベル１００の位置情報に基づいて飛行体２００の目標飛行位置を決定できるためであり、ショベル１００はショベル１００の位置情報のみを発信すればよいためである。
【００７０】
また、飛行体２００は、ショベル１００と飛行体２００との間の所定の相対位置関係を維持しながらショベル１００に追従して飛行できる。そのため、カメラ２０５を含む各種センサを用い、ショベル１００が行った作業による地形の変化を検出できる。その結果、飛行体２００が取得したデータに基づいてショベル１００による施工状況がより正確に把握され得る。
【００７１】
次に図８を参照し、追従処理の別の一例について説明する。図８Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図８Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図８の例は、ショベル１００のコントローラ３０が目標飛行位置を算出して発信する点で図５の例と相違する。図５の例では、コントローラ３０はショベル１００の位置情報を発信し、飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００の位置情報に基づいて目標飛行位置を算出する。
【００７２】
最初に、コントローラ３０は、ショベル１００の位置情報を取得する（ステップＳＴ３１）。コントローラ３０は、例えば、測位装置Ｓ３の出力に基づいてショベル１００の緯度、経度、高度を取得する。また、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢情報、ショベル１００の向き情報等を追加的に取得してもよい。
【００７３】
その後、コントローラ３０は、飛行体２００の位置情報を取得する（ステップＳＴ３２）。例えば、コントローラ３０は、受信装置Ｓ２を介して飛行体２００の位置情報を受信する。
【００７４】
その後、コントローラ３０は飛行体２００の目標飛行位置を決定する（ステップＳＴ３３）。例えば、コントローラ３０は、ショベル１００の位置情報と飛行体２００の位置情報とに基づいて飛行体２００の目標飛行位置を決定する。具体的には、コントローラ３０は、ショベル１００上の所定点から所定の高さだけ高く、且つ、旋回軸から所定の距離だけ離れた位置という条件を満たす全ての位置を目標飛行位置として導き出す。そして、上述の条件を満たす目標飛行位置のうち飛行体２００の現在の位置に最も近いものを最終的な目標飛行位置として導き出す。ショベル１００の向き情報を取得している場合には、コントローラ３０は、上述の条件を満たす位置のうち、上面視でショベル１００の前方にある１つの位置を目標飛行位置として導き出してもよい。この場合、飛行体２００の位置情報を取得するステップＳＴ３２を省略してもよい。
【００７５】
その後、コントローラ３０は目標飛行位置を外部に向けて発信する（ステップＳＴ３４）。例えば、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１を通じて目標飛行位置を飛行体２００に対して送信する。
【００７６】
そして、コントローラ３０は、ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３４を所定の制御周期で繰り返し実行することで目標飛行位置に関する情報を飛行体２００に継続的に伝えることができる。
【００７７】
飛行体２００の制御装置２０１は所定の制御周期で繰り返し飛行体２００の位置情報を発信する（ステップＳＴ４１）。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００の位置情報をショベル１００に向けて送信する。
【００７８】
そして、制御装置２０１は目標飛行位置を受信する（ステップＳＴ４２）。例えば、制御装置２０１は、受信装置２０３を通じてショベル１００のコントローラ３０が発信した目標飛行位置を受信する。
【００７９】
その後、制御装置２０１は、飛行体２００を目標飛行位置まで移動させる（ステップＳＴ４３）。例えば、制御装置２０１は、自律航行装置２０４に対して目標飛行位置に関する情報を出力する。自律航行装置２０４は、電波航法、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）航法、慣性航法、ＧＰＳ航法と慣性航法とを組み合わせたハイブリッド航法等を用いて飛行体２００を目標飛行位置まで移動させる。
【００８０】
そして、制御装置２０１は、目標飛行位置を受信する度に、ステップＳＴ４３を繰り返し実行することで継続的に飛行体２００をショベル１００に追従させることができる。
【００８１】
以上の構成により、ショベル１００は、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像をキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。
【００８２】
また、ショベル１００は、送信装置Ｓ１から飛行体２００の目標飛行位置に関する情報を発信することにより、ショベル１００に飛行体２００を追従させることができる。
【００８３】
また、ショベル１００は、飛行体２００の目標飛行位置を導き出すための演算を飛行体２００で実行させることなく、ショベル１００に飛行体２００を追従させることができる。飛行体２００は、ショベル１００が生成した目標飛行位置に関する情報に応じて追従飛行するだけでよいためである。
【００８４】
次に図９を参照し、追従処理の更に別の一例について説明する。図９は飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図９の例は、ショベル１００から情報を受信することなく、飛行体２００の制御装置２０１が目標飛行位置を決定する点で、図５及び図８のそれぞれにおける例と相違する。
【００８５】
最初に、飛行体２００の制御装置２０１はショベル画像を含む撮像画像を取得する（ステップＳＴ５１）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の上空を飛行する飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を取得する。撮像画像は、ショベル１００の画像であるショベル画像を含む。
【００８６】
その後、制御装置２０１は、ショベル１００の相対位置を導き出す（ステップＳＴ５２）。例えば、制御装置２０１は、撮像画像にパターンマッチング等の画像処理を施して撮像画像中のショベル画像を見つけ出す。そして、見つけ出したショベル画像の画像位置と撮像画像の中心との位置関係に基づいて実空間における飛行体２００の位置に対するショベル１００の相対的な位置を導き出すことができる。撮像画像の中心に対するショベル画像の画像位置及び方向は、実空間での飛行体２００の位置に対するショベル１００の位置及び方向に対応するためである。ショベル１００の相対的な位置は、ショベル１００と飛行体２００との間の鉛直距離及び水平距離を含む。鉛直距離は撮像画像中のショベル画像の大きさから導き出される。水平距離は撮像画像中のショベル画像の位置から導き出される。
【００８７】
制御装置２０１は、見つけ出したショベル画像に基づいて飛行体２００の向きに対するショベル１００の相対的な向きを導き出してもよい。飛行体２００の向きに対するショベル１００の相対的な向きは、例えば、撮像画像中における掘削アタッチメントの画像の延在方向と撮像画像の縦軸との間の角度から導き出される。撮像画像の縦軸は、飛行体２００の向きに対応する。
【００８８】
その後、制御装置２０１は目標飛行位置を決定する（ステップＳＴ５３）。例えば、制御装置２０１は、ステップＳＴ５２で導き出したショベル１００の相対位置に基づいて目標飛行位置を決定する。具体的には、制御装置２０１は、撮像画像中でショベル画像を所定の大きさで所定位置に表示するために必要な飛行体２００の動き（所要動作）を導き出す。例えば、１メートル上昇し且つ北に２メートル移動すればそのときの撮像画像中の所定位置に所定の大きさでショベル画像を表示できる場合、飛行体２００の所要動作は「１メートル上昇」及び「北方へ２メートル移動」である。これは、飛行体２００の現在位置に対して１メートル高く且つ北方に２メートル離れた位置に目標飛行位置が設定されることを意味する。すなわち、制御装置２０１は、飛行体２００の所要動作を導き出すことで目標飛行位置を決定できる。
【００８９】
撮像画像中の所定位置は、例えば、撮像画像の中心、又は、その中心から所定の画素数だけ離れた１又は複数の領域である。撮像画像の中心にショベル画像が位置することは、例えば、飛行体２００の真下にショベル１００が存在することを意味する。
【００９０】
ショベル１００の相対的な位置に加えて相対的な向きを導き出している場合、制御装置２０１は、例えば、撮像画像の中心から所定の方向に所定の画素数だけ離れた一領域を撮像画像中の所定位置として特定できる。
【００９１】
その後、制御装置２０１は、飛行体２００を目標飛行位置まで移動させる（ステップＳＴ５４）。例えば、制御装置２０１は、自律航行装置２０４に対して目標飛行位置に関する情報を出力する。自律航行装置２０４は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）航法、慣性航法、又はＧＰＳ航法と慣性航法とを組み合わせたハイブリッド航法を用いて飛行体２００を目標飛行位置まで移動させる。
【００９２】
そして、制御装置２０１は、撮像画像を取得する度に、ステップＳＴ５２〜ステップＳＴ５４を繰り返し実行することで継続的に飛行体２００をショベル１００に追従させることができる。
【００９３】
以上の構成により、ショベル１００は、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像をキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。
【００９４】
飛行体２００は、カメラ２０５の撮像画像に基づいてショベル１００の位置を導き出すことができるため、ショベル１００が生成した情報を受信することなく、ショベル１００に追従して飛行できる。
【００９５】
また、図９の例では、物体検知装置としてカメラ２０５を用いる場合を示したが、物体検知装置としてレーザーレンジファインダ、超音波センサ、ミリ波センサ等が用いられてもよい。この場合、カメラ画像ではなく、レーザ、超音波、ミリ波等に基づく情報が物体検知情報として採用される。
【００９６】
次に図１０を参照し、作業支援システムの別の機能について説明する。図１０は、作業支援システムがショベル１００と飛行体２００との接触を回避させる処理（以下、「接触回避処理」とする。）のフローチャートである。図１０Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図１０Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図１０の例では、飛行体２００はリモコン３００を介して操縦者によって遠隔操作されている。但し、以下の説明は、操縦者の遠隔操作によらずに自律飛行している場合にも同様に適用される。
【００９７】
最初に、ショベル１００のコントローラ３０は、ショベル１００の位置情報を取得する（ステップＳＴ６１）。コントローラ３０は、例えば、測位装置Ｓ３の出力に基づいてショベル１００の緯度、経度、高度を取得する。また、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢情報、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報等を追加的に取得してもよい。例えば、コントローラ３０は、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいてブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度を取得してもよい。また、コントローラ３０は、向き検出装置Ｓ５の出力に基づいてショベル１００の絶対方位角を取得してもよい。また、コントローラ３０はパイロット圧センサ１５ａの出力に基づいてショベル１００の操作内容を取得してもよい。
【００９８】
その後、コントローラ３０は位置情報を外部に向けて発信する（ステップＳＴ６２）。例えば、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１を通じて位置情報を飛行体２００に対して送信する。また、コントローラ３０は、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報、掘削アタッチメントの姿勢情報等を飛行体２００に送信してもよい。
【００９９】
そして、コントローラ３０は、ステップＳＴ６１及びステップＳＴ６２を所定の制御周期で繰り返し実行することでショベル１００の位置情報を飛行体２００に継続的に伝えることができる。
【０１００】
飛行体２００の制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報を受信する（ステップＳＴ７１）。例えば、制御装置２０１は、受信装置２０３を通じてショベル１００のコントローラ３０が発信したショベル１００の位置情報を受信する。制御装置２０１は、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報、掘削アタッチメントの姿勢情報等を追加的に受信してもよい。
【０１０１】
その後、制御装置２０１は、飛行禁止空間を決定する（ステップＳＴ７２）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報に基づいて飛行体２００の飛行禁止空間を決定する。飛行禁止空間は、例えば、ショベル１００上の所定点から所定距離範囲内の空間である。所定点は、例えば、ショベル１００の旋回軸上の一点であり、その位置座標はショベル１００の現在位置、すなわち測位装置Ｓ３の現在位置から導き出される。この場合、飛行禁止空間は、例えば、掘削アタッチメントの到達可能範囲であってもよい。
【０１０２】
掘削アタッチメントの姿勢情報を取得している場合には、制御装置２０１は、掘削アタッチメントの現在の旋回半径に基づいて上述の所定距離を決定してもよい。この場合、飛行禁止空間は、例えば、掘削アタッチメントを現在の姿勢で維持したまま旋回したときの掘削アタッチメントの到達可能範囲であってもよい。
【０１０３】
また、ショベル１００の向き情報を取得している場合には、制御装置２０１は、ショベル１００の向きに基づいて飛行禁止空間の形状を決定してもよい。例えば、ショベル１００の旋回軸を中心とする上面視扇形の飛行禁止空間を設定してもよい。この場合、飛行禁止空間は、例えば、掘削アタッチメントの中心軸を含む平面によって二等分されるように定められてもよい。
【０１０４】
また、ショベル１００の操作情報を取得している場合には、制御装置２０１は、ショベル１００の操作内容に応じて飛行禁止空間の形状を変更してもよい。例えば、左旋回操作が行われた場合、上面視扇形の飛行禁止空間は、掘削アタッチメントの中心軸を含む平面がその右端面となるように定められてもよい。また、旋回操作レバーの操作量が大きいほど扇形の中心角が大きくなるように定められてもよい。
【０１０５】
その後、制御装置２０１は、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在するかを判定する（ステップＳＴ７３）。例えば、制御装置２０１は、自律航行装置２０４の出力に基づいて飛行体２００の現在位置を導き出し、ショベル１００上の所定点と飛行体２００の現在位置との距離を導き出す。そして、その距離が所定距離以下の場合に飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定する。ショベル１００の向き情報、操作情報、姿勢情報等を考慮して飛行禁止空間が決定されている場合には、制御装置２０１は、例えば、自律航行装置２０４の出力に基づいてショベル１００上の所定点に関する飛行体２００の存在方向を追加的に導き出してもよい。
【０１０６】
飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定した場合（ステップＳＴ７３のＹＥＳ）、制御装置２０１は回避飛行を実行する（ステップＳＴ７４）。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００を目標回避位置まで移動させる。具体的には、制御装置２０１は、自律航行装置２０４に対して目標回避位置に関する情報を出力する。自律航行装置２０４は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）航法、慣性航法、又はＧＰＳ航法と慣性航法とを組み合わせたハイブリッド航法を用いて飛行体２００を目標回避位置まで移動させる。
【０１０７】
目標回避位置は、飛行禁止空間の外側に設定される目標飛行位置であり、例えば、飛行禁止空間の外側の位置のうち飛行体２００の現在位置に最も近い位置である。また、複数のショベルに由来する複数の飛行禁止空間の重複部分に飛行体２００が位置する場合、目標回避位置は、全ての飛行禁止空間の外側の位置のうち飛行体２００の現在位置に最も近い位置として設定される。但し、目標回避位置に関する情報は、目標飛行方向と目標飛行距離のみであってもよい。例えば、鉛直上方に所定高さだけ飛行体２００を上昇させる命令であってもよい。
【０１０８】
回避飛行を実行する場合、制御装置２０１は、リモコン３００を介した操縦者の遠隔操作の内容にかかわらず、飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。例えば、操縦者が飛行体２００を静止飛行させている場合であっても飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。
【０１０９】
制御装置２０１は、ショベル１００に向けて動作制限指令を送信してもよい。動作制限指令を受信したショベル１００は、例えば、油圧アクチュエータの動きを強制的に鈍化させ或いは停止させる。ショベル１００と飛行体２００との接触をより確実に防止するためである。
【０１１０】
制御装置２０１は、回避飛行の一環として飛行体２００を飛行禁止空間に進入させないように飛行体２００を制御してもよい。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００の操縦者が飛行体２００を飛行禁止空間に進入させようとする遠隔操作を行った場合であっても、飛行体２００を静止飛行させて飛行禁止空間への進入を防止する。
【０１１１】
リモコン３００は、回避飛行が実行された場合、回避飛行が実行されたことを操縦者に通知してもよい。例えば、リモコン３００は、回避飛行が実行されたことを表すテキストメッセージを表示装置３０４に表示させる。
【０１１２】
同様に、ショベル１００のコントローラ３０は、回避飛行が実行された場合、特に回避飛行の実行に伴って油圧アクチュエータの動作が制限された場合、回避飛行が実行されたことをショベル１００の操作者に通知してもよい。例えば、コントローラ３０は、回避飛行が実行されたことを表すテキストメッセージを表示装置４０に表示させる。
【０１１３】
そして、制御装置２０１は、ショベルの位置情報を受信する度に、ステップＳＴ７２〜ステップＳＴ７４を繰り返し実行することで飛行禁止空間の外で継続的に飛行体２００を飛行させることができる。
【０１１４】
図１０の接触回避処理を採用する場合、ショベル１００の受信装置Ｓ２は省略されてもよい。
【０１１５】
図１１は、回避飛行が実行されるときのショベル１００と飛行体２００との関係を示す図である。図は、＋Ｘ方向を向くショベル１００の操作者が旋回操作を行ってショベル１００を旋回軸Ｌ１回りに旋回させて−Ｘ方向に向けようとしている様子を示す。飛行体２００は飛行禁止空間内に位置しており、ショベル１００が−Ｘ方向に向けられると掘削アタッチメントと接触するおそれがある。
【０１１６】
制御装置２０１は、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定した場合、飛行禁止空間の外側にある目標回避位置まで飛行体２００を強制的に移動させる。図１１の矢印ＡＲ１は、飛行体２００が目標回避位置まで強制的に移動させられる様子を示す。
【０１１７】
飛行禁止空間内に飛行体２００が存在しないと判定した場合（ステップＳＴ７３のＮＯ）、制御装置２０１は回避飛行を実行することなく今回の処理を終了させる。
【０１１８】
以上の構成により、ショベル１００及び飛行体２００は互いに接触するのを防止できる。具体的には、ショベル１００は、ショベル１００の周囲に設定される飛行禁止空間に関する情報を飛行体２００に伝えることで、必要に応じて飛行体２００に回避飛行を実行させることができる。また、ショベル１００は、飛行体２００が飛行禁止空間内に位置する場合に油圧アクチュエータの動きを制限してもよい。そのため、ショベル１００の操作者は、ショベル１００と飛行体２００との接触を心配することなくショベル１００の操作に集中できる。飛行体２００はショベル１００に属する飛行禁止空間に進入しないように自律飛行する。また、飛行禁止空間内に位置する場合には速やかに飛行禁止空間から退出するように自律飛行する。そのため、飛行体２００の操縦者は、ショベル１００と飛行体２００との接触を心配することなく飛行体２００の操縦に集中できる。
【０１１９】
次に図１２を参照し、接触回避処理の別の一例について説明する。図１２は、接触回避処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。図１２Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図１２Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図１２の例は、ショベル１００のコントローラ３０が飛行禁止空間を決定する点で図１０の例と相違する。図１０の例では、コントローラ３０はショベル１００の位置情報を発信し、飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００の位置情報に基づいて飛行禁止空間を決定する。
【０１２０】
最初に、ショベル１００のコントローラ３０は、ショベル１００の位置情報を取得する（ステップＳＴ８１）。コントローラ３０は、例えば、測位装置Ｓ３の出力に基づいてショベル１００の緯度、経度、高度を取得する。また、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢情報、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報等を追加的に取得してもよい。例えば、コントローラ３０は、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいてブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度を取得してもよい。また、コントローラ３０は、向き検出装置Ｓ５の出力に基づいてショベル１００の絶対方位角を取得してもよい。また、コントローラ３０はパイロット圧センサ１５ａの出力に基づいてショベル１００の操作内容を取得してもよい。
【０１２１】
その後、コントローラ３０は、飛行体２００の位置情報を取得する（ステップＳＴ８２）。例えば、コントローラ３０は、受信装置Ｓ２を介して飛行体２００の位置情報を受信する。
【０１２２】
その後、コントローラ３０はショベル１００に関する飛行禁止空間を決定する（ステップＳＴ８３）。例えば、コントローラ３０は、ショベル１００の位置情報に基づいて飛行禁止空間を決定する。コントローラ３０は、上述と同様に、ショベル１００の向き情報、ショベル１００の操作情報、掘削アタッチメントの姿勢情報等を追加的に考慮して飛行禁止空間を決定してもよい。
【０１２３】
その後、コントローラ３０は、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在するかを判定する（ステップＳＴ８４）。例えば、コントローラ３０は、ショベル１００上の所定点と飛行体２００の現在位置との距離が所定距離以下の場合に飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定する。
【０１２４】
飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定した場合（ステップＳＴ８４のＹＥＳ）、コントローラ３０は回避飛行に関する情報を発信する（ステップＳＴ８５）。例えば、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１を通じて回避飛行に関する情報を飛行体２００に対して送信する。回避飛行に関する情報は、例えば、目標回避位置に関する情報を含む。
【０１２５】
この場合、コントローラ３０は、油圧アクチュエータの動きを強制的に制限してもよい。例えば、ショベル１００が旋回中であれば、コントローラ３０は、その旋回を鈍化させ或いは停止させてもよい。ショベル１００と飛行体２００との接触をより確実に防止するためである。
【０１２６】
コントローラ３０は、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在するとして油圧アクチュエータの動作を制限した場合、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在することをショベル１００の操作者に通知してもよい。例えば、コントローラ３０は、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在することを表すテキストメッセージを表示装置４０に表示させてもよい。
【０１２７】
飛行禁止空間内に飛行体２００が存在しないと判定した場合（ステップＳＴ８４のＹＥＳ）、コントローラ３０は回避飛行に関する情報を発信することなく今回の処理を終了させる。
【０１２８】
そして、コントローラ３０は、ステップＳＴ８１〜ステップＳＴ８５を所定の制御周期で繰り返し実行することで飛行禁止空間内に飛行体２００が位置する場合に回避飛行に関する情報を飛行体２００に継続的に伝えることができる。
【０１２９】
飛行体２００の制御装置２０１は所定の制御周期で繰り返し飛行体２００の位置情報を発信する（ステップＳＴ９１）。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００の位置情報をショベル１００に向けて送信する。
【０１３０】
そして、制御装置２０１は回避飛行に関する情報を受信したかを判定する（ステップＳＴ９２）。
【０１３１】
回避飛行に関する情報を受信したと判定した場合（ステップＳＴ９２のＹＥＳ）、制御装置２０１は回避飛行を実行する（ステップＳＴ９３）。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００を目標回避位置まで移動させる。具体的には、制御装置２０１は、自律航行装置２０４に対して目標回避位置に関する情報を出力する。自律航行装置２０４は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）航法、慣性航法、又はＧＰＳ航法と慣性航法とを組み合わせたハイブリッド航法を用いて飛行体２００を目標回避位置まで移動させる。
【０１３２】
回避飛行を実行する場合、制御装置２０１は、リモコン３００を介した操縦者の遠隔操作の内容にかかわらず、飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。例えば、操縦者が飛行体２００を静止飛行させている場合であっても飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。
【０１３３】
制御装置２０１は、回避飛行の一環として飛行体２００を飛行禁止空間に進入させないように飛行体２００を制御してもよい。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００の操縦者が飛行体２００を飛行禁止空間に進入させようとする遠隔操作を行った場合であっても、飛行体２００を静止飛行させて飛行禁止空間への進入を防止する。
【０１３４】
回避飛行を実行する場合、制御装置２０１は、リモコン３００を介した操縦者の遠隔操作の内容にかかわらず、飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。例えば、操縦者が飛行体２００を静止飛行させている場合であっても飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。
【０１３５】
リモコン３００は、回避飛行が実行された場合、回避飛行が実行されたことを操縦者に通知してもよい。例えば、リモコン３００は、回避飛行が実行されたことを表すテキストメッセージを表示装置３０４に表示させる。
【０１３６】
回避飛行に関する情報を受信していないと判定した場合（ステップＳＴ９２のＮＯ）、制御装置２０１は回避飛行を実行することなく今回の処理を終了させる。
【０１３７】
そして、制御装置２０１は、回避飛行に関する情報を受信する度に、ステップＳＴ９３を繰り返し実行することで飛行体２００を飛行禁止空間に進入させないようにし、或いは、飛行体２００を飛行禁止空間から速やかに退出させるようにする。
【０１３８】
以上の構成により、ショベル１００及び飛行体２００は互いに接触するのを防止できる。具体的には、ショベル１００は、図１０の例とは異なり、ショベル１００の位置情報ではなく、その位置情報に基づいて生成される回避飛行に関する情報を発信する。そのため、飛行体２００の制御装置２０１は、回避飛行に関する情報を生成するための処理を実行することなく、飛行体２００の回避飛行を実行できる。
【０１３９】
また、飛行体２００が複数のＧＮＳＳ受信機を搭載している場合、制御装置２０１は、飛行体２００の位置及び向き（基準方位に対する旋回角度）を把握できる。この場合、制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報及び向き情報並びに掘削アタッチメントの姿勢情報を取得すると、掘削アタッチメントの所定部位及び飛行体２００のそれぞれの位置を比較し、且つ、掘削アタッチメント及び飛行体２００のそれぞれの向きを比較できる。そして、掘削アタッチメントの姿勢及び向きの変化に応じて飛行体２００を回避飛行させることができる。
【０１４０】
次に図１３を参照し、接触回避処理の更に別の一例について説明する。図１３は、接触回避処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。図１３の例は、ショベル１００から情報を受信することなく、飛行体２００の制御装置２０１が飛行禁止空間を決定する点で、図１０及び図１２のそれぞれにおける例と相違する。
【０１４１】
最初に、飛行体２００の制御装置２０１はショベル画像を含む撮像画像を取得する（ステップＳＴ１０１）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の上空を飛行する飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を取得する。撮像画像は、ショベル１００の画像であるショベル画像を含む。
【０１４２】
その後、制御装置２０１は、ショベル１００の相対位置を導き出す（ステップＳＴ１０２）。例えば、制御装置２０１は、撮像画像にパターンマッチング等の画像処理を施して撮像画像中のショベル画像を見つけ出す。そして、見つけ出したショベル画像の画像位置と撮像画像の中心との位置関係に基づいて実空間における飛行体２００の位置に対するショベル１００の相対的な位置を導き出すことができる。撮像画像の中心に対するショベル画像の画像位置及び方向は、上面視での飛行体２００の位置に対するショベル１００の位置及び方向に対応するためである。ショベル１００の相対的な位置は、ショベル１００と飛行体２００との間の鉛直距離及び水平距離を含む。鉛直距離は撮像画像中のショベル画像の大きさから導き出される。水平距離は撮像画像中のショベル画像の位置から導き出される。
【０１４３】
制御装置２０１は、見つけ出したショベル画像に基づいて飛行体２００の向きに対するショベル１００の相対的な向きを導き出してもよい。飛行体２００の向きに対するショベル１００の相対的な向きは、例えば、撮像画像中における掘削アタッチメントの画像の延在方向と撮像画像の縦軸との間の角度から導き出される。撮像画像の縦軸は、飛行体２００の向きに対応する。
【０１４４】
その後、制御装置２０１は飛行禁止空間を決定する（ステップＳＴ１０３）。例えば、制御装置２０１は、ステップＳＴ１０２で導き出したショベル１００の相対位置に基づいて飛行禁止空間を決定する。具体的には、制御装置２０１は、ショベル１００の相対位置としてショベル１００の接地面と旋回軸との交点を導き出し、その交点から所定距離範囲内の空間を飛行禁止空間として導き出す。
【０１４５】
その後、制御装置２０１は、飛行禁止空間内に飛行体２００が存在するかを判定する（ステップＳＴ１０４）。例えば、制御装置２０１は、撮像画像におけるショベル画像の位置及び大きさに基づいて飛行禁止空間内に飛行体２００が存在するかを判定する。具体的には、撮像画像の中心から所定の画素数の範囲内にショベル１００のショベル画像が存在し、且つ、そのショベル画像の大きさが所定の大きさ以上の場合に、ショベル１００に属する飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定する。飛行体２００がショベル１００に属する飛行禁止空間内に存在する場合、撮像画像には所定の大きさ以上で所定の範囲内にショベル１００のショベル画像が映り込むためである。
【０１４６】
或いは、制御装置２０１は、自律航行装置２０４の出力に基づいて飛行体２００の現在位置を導き出し、上述の交点と飛行体２００の現在位置との距離を導き出してもよい。そして、その距離が所定距離以下の場合に飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定してもよい。ショベル１００の向き情報、操作情報、姿勢情報等を考慮して飛行禁止空間が決定されている場合には、制御装置２０１は、例えば、自律航行装置２０４の出力に基づいてその交点に関する飛行体２００の存在方向を追加的に導き出してもよい。
【０１４７】
飛行禁止空間内に飛行体２００が存在すると判定した場合（ステップＳＴ１０４のＹＥＳ）、制御装置２０１は回避飛行を実行する（ステップＳＴ１０５）。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００を目標回避位置まで移動させる。
【０１４８】
回避飛行を実行する場合、制御装置２０１は、リモコン３００を介した操縦者の遠隔操作の内容にかかわらず、飛行体２００を強制的に目標回避位置に移動させる。また、制御装置２０１は、ショベル１００に向けて動作制限指令を送信してもよい。また、制御装置２０１は、回避飛行の一環として飛行体２００を飛行禁止空間に進入させないように飛行体２００を制御してもよい。
【０１４９】
リモコン３００は、回避飛行が実行された場合、回避飛行が実行されたことを操縦者に通知してもよい。同様に、ショベル１００のコントローラ３０は、回避飛行が実行された場合、特に回避飛行の実行に伴って油圧アクチュエータの動作が制限された場合、回避飛行が実行されたことをショベル１００の操作者に通知してもよい。
【０１５０】
飛行禁止空間内に飛行体２００が存在しないと判定した場合（ステップＳＴ１０４のＮＯ）、制御装置２０１は回避飛行を実行することなく今回の処理を終了させる。
【０１５１】
このように、制御装置２０１は、撮像画像を取得する度に、ステップＳＴ１０２〜ステップＳＴ１０５を繰り返し実行して飛行体２００を飛行禁止空間に進入させないようにし、或いは、飛行体２００を飛行禁止空間から速やかに退出させるようにする。
【０１５２】
図１３の接触回避処理を採用する場合、ショベル１００の受信装置Ｓ２は省略されてもよい。
【０１５３】
以上の構成により、ショベル１００及び飛行体２００は互いに接触するのを防止できる。具体的には、飛行体２００は、図８及び図１０の例とは異なり、ショベル１００が生成した情報を受信することなく、ショベル１００に属する飛行禁止空間を特定できる。そして、飛行体２００はショベル１００に属する飛行禁止空間に進入しないように自律飛行でき、飛行禁止空間内に位置する場合には速やかに飛行禁止空間から退出するように自律飛行できる。
【０１５４】
次に図１４及び図１５を参照し、作業支援システムの更に別の機能である画像回転機能について説明する。画像回転機能は、飛行体２００のカメラ２０５の撮像画像がショベル１００の表示装置４０において所定の向きで表示されるように撮像画像を回転させる機能である。図１４は、掘削・積み込み作業を行うショベル１００、ショベル１００に追従飛行する飛行体２００、及びショベル１００が排土する土砂を受けるダンプトラック４００の側面図である。図１５はショベル１００、飛行体２００、及びダンプトラック４００の相対位置関係と表示装置４０に表示された撮像画像の３つの組み合わせを示す。図１５Ａ１、図１５Ｂ１、図１５Ｃ１が相対位置関係を示し、図１５Ａ２、図１５Ｂ２、図１５Ｃ２が表示装置４０に表示された撮像画像を示す。また、図１５Ａ１と図１５Ａ２とが対応し、図１５Ｂ１と図１５Ｂ２とが対応し、図１５Ｃ１と図１５Ｃ２とが対応する。
【０１５５】
図１４及び図１５Ａ１に示す例では、ショベル１００は、掘削アタッチメントを＋Ｙ方向に向けて掘削作業を行っている。また、図１４の矢印ＡＲ２で示すように左旋回により掘削アタッチメントを＋Ｘ方向に向けてダンプトラック４００の荷台に土砂を排土して積み込み作業を行っている。飛行体２００は、掘削アタッチメントのアーム先端位置の真上あたりを飛行するように所定の飛行高度を維持しながら追従飛行している。
【０１５６】
また、図１５Ａ１に示すように、ショベル１００が掘削アタッチメントを＋Ｙ方向に向けて掘削作業を行っている場合、飛行体２００は掘削アタッチメントの向きと同じ＋Ｙ方向を向いている。図１５Ａ１中の飛行体２００のところにある黒色三角形は飛行体２００が＋Ｙ方向を向いていることを示す。この場合、表示装置４０は、図１５Ａ２に示すように、アーム先端位置の画像が画面中央に位置し、且つ、掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の縦軸に平行に延びるように撮像画像を表示する。
【０１５７】
掘削作業の後に左旋回が行われて掘削アタッチメントが＋Ｘ方向に向けられると、図１５Ｂ１に示すようにアーム先端位置はダンプトラック４００の荷台の真上に移動する。このとき、アーム先端位置の移動に追従する飛行体２００の向きが固定されていると、表示装置４０は、図１５Ｂ２に示すように、掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の横軸に平行に延びるように撮像画像を表示する。
【０１５８】
しかしながら、表示装置４０に表示されている掘削アタッチメントの画像の向きがこのように上部旋回体３の旋回に応じて変化すると、その画像を見ている操作者を混乱させてしまうおそれがある。
【０１５９】
そこで、図１５Ｃ１に示す例では、アーム先端位置の移動に追従する飛行体２００は、上部旋回体３の旋回角度の変化に応じてその向きを変化させている。そのため、掘削アタッチメントを＋Ｘ方向に向けた状態では、飛行体２００も＋Ｘ方向を向いている。その結果、表示装置４０は、図１５Ｃ２に示すように、掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の縦軸に平行に延びるように撮像画像を表示する。すなわち、表示装置４０は、上部旋回体３の旋回角度の変化にかかわらず、掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の縦軸に平行に延びるように撮像画像を表示できる。
【０１６０】
次に図１６を参照し、画像回転機能を実現させる処理（以下、「画像回転処理」とする。）の一例について説明する。図１６Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図１６Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図１６の例では、飛行体２００は、ショベル１００の位置情報及び掘削アタッチメントの姿勢情報を利用してアーム先端位置の真上を自律的に追従飛行する。但し、以下の説明は、飛行体２００がリモコン３００を介して操縦者に遠隔操作される場合にも同様に適用される。
【０１６１】
最初に、ショベル１００のコントローラ３０は、ショベル１００の向き情報を取得する（ステップＳＴ１１１）。コントローラ３０は、例えば、向き検出装置Ｓ５の出力に基づいてショベル１００の絶対方位角を取得する。
【０１６２】
その後、コントローラ３０は向き情報を外部に向けて発信する（ステップＳＴ１１２）。例えば、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１を通じて向き情報を飛行体２００に対して送信する。
【０１６３】
そして、コントローラ３０は、ステップＳＴ１１１及びステップＳＴ１１２を所定の制御周期で繰り返し実行することでショベル１００の向き情報を飛行体２００に継続的に伝えることができる。
【０１６４】
飛行体２００の制御装置２０１は、ショベル１００の向き情報を受信する（ステップＳＴ１２１）。例えば、制御装置２０１は、受信装置２０３を通じてショベル１００のコントローラ３０が発信したショベル１００の向き情報を受信する。
【０１６５】
その後、制御装置２０１は、目標回転角度を決定する（ステップＳＴ１２２）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の向き情報と飛行体２００の向き情報とに基づいて飛行体２００の目標回転角度を決定する。目標回転角度は、飛行体２００の向きを変える際の目標となる飛行体２００の回転角度である。例えば、飛行体２００の向きをショベル１００（掘削アタッチメント）の向きに合わせる場合、ショベル１００の向きと飛行体２００の向きとの間の角度が目標回転角度として設定される。制御装置２０１は、自律航行装置２０４の出力に基づいて飛行体２００の向き情報を導き出す。
【０１６６】
或いは、制御装置２０１は、ショベル１００の向きの変化に基づいて飛行体２００の目標回転角度を決定してもよい。例えば、前回の処理で受信したショベル１００の向きと今回の処理で受信したショベル１００の向きとの間の角度を目標回転角度としてもよい。
【０１６７】
その後、制御装置２０１は、飛行体２００を目標回転角度だけ回転させる（ステップＳＴ１２３）。例えば、制御装置２０１は、自律航行装置２０４に対して目標回転角度に関する情報を出力する。自律航行装置２０４は、例えば、４つのプロペラのうち回転方向が同じ２つのプロペラの回転速度を調整することで飛行体２００を目標回転角度だけ回転させる。制御装置２０１は、飛行体２００が遠隔操作されている場合であっても、飛行体２００を目標回転角度だけ強制的に回転させる。
【０１６８】
そして、制御装置２０１は、ショベル１００の向き情報を受信する度に、ステップＳＴ１２２及びステップＳＴ１２３を繰り返し実行することで継続的に飛行体２００の向きをショベル１００の向きに応じて変化させることができる。
【０１６９】
以上の構成により、ショベル１００は、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像を所定の向きでキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。所定の向きは、例えば、掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の縦軸に平行に延びるように表示される向きであり、上部旋回体３の旋回角度に応じて変化する。
【０１７０】
また、ショベル１００は、送信装置Ｓ１から飛行体２００の向きに関する情報を発信することにより、飛行体２００を回転させることができる。例えば、ショベル１００は、ショベル１００の向きと飛行体２００の向きとが一致するように飛行体２００を回転させることができる。その結果、飛行体２００は、ショベル１００の向きと飛行体２００の向きとの間の相対角度を維持しながらショベル１００に追従して飛行できる。そのため、表示装置４０は、例えば、掘削アタッチメントの画像が常に表示装置４０の縦軸に平行に或いは垂直に延びるように撮像画像を表示できる。
【０１７１】
また、ショベル１００は、飛行体２００が発信する情報を受信することなく、飛行体２００を回転させることができる。飛行体２００はショベル１００の向き情報に基づいて飛行体２００の目標回転角度を決定できるためであり、ショベル１００はショベル１００の向き情報のみを発信すればよいためである。
【０１７２】
また、図１６の例では、飛行体２００はアーム先端位置の真上を自律的に追従飛行し、アーム先端位置（ＸＹ座標又はＸＹＺ座標）と飛行体２００の位置（ＸＹ座標又はＸＹＺ座標）との間で位置ズレを生じさせていない。したがって、表示装置４０の画面中央には常にアーム先端位置の画像が表示されている。しかしながら、作業支援システムは、位置ズレが生じている場合にも対応可能である。
【０１７３】
例えば、ステップＳＴ１２１において、ショベル１００の向き情報に加え、ショベル１００の位置情報と掘削アタッチメントの姿勢情報を受信している場合、制御装置２０１は、その位置ズレの方向及び大きさを導き出すことができる。具体的には、ショベル１００の位置情報と掘削アタッチメントの姿勢情報と自律航行装置２０４が出力する飛行体２００の位置情報とに基づいてその位置ズレの方向及び大きさを導き出すことができる。そして、その位置ズレの方向及び大きさに基づいて撮像画像の中心となるべき画素の位置を導き出し、その画素が撮像画像の中心となるように撮像画像を生成できる。撮像画像の中心となるべき画素は、例えば、アーム先端位置の画像を構成する画素である。その結果、位置ズレが生じている場合であっても表示装置４０の画面中央にアーム先端位置の画像を表示させることができる。
【０１７４】
次に図１７を参照し、画像回転処理の別の一例について説明する。図１７Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図１７Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図１７の例は、ショベル１００のコントローラ３０が目標回転角度を算出して発信する点で図１６の例と相違する。図１６の例では、コントローラ３０はショベル１００の向き情報を発信し、飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００の向き情報に基づいて目標回転角度を算出する。また、図１７の例でも、飛行体２００は、ショベル１００の位置情報及び掘削アタッチメントの姿勢情報を利用してアーム先端位置の真上を追従飛行する。
【０１７５】
最初に、コントローラ３０は、ショベル１００の向き情報を取得する（ステップＳＴ１３１）。コントローラ３０は、例えば、向き検出装置Ｓ５の出力に基づいてショベル１００の絶対方位角を取得する。
【０１７６】
その後、コントローラ３０は、飛行体２００の向き情報を取得する（ステップＳＴ１３２）。例えば、コントローラ３０は、受信装置Ｓ２を介して飛行体２００の向き情報を受信する。飛行体２００は、自律航行装置２０４の出力に基づいて導き出した飛行体２００の向き情報をショベル１００に向けて送信する。
【０１７７】
その後、コントローラ３０は飛行体２００の目標回転角度を決定する（ステップＳＴ１３３）。例えば、コントローラ３０は、ショベル１００の向き情報と飛行体２００の向き情報とに基づいて飛行体２００の目標回転角度を決定する。或いは、コントローラ３０は、ショベル１００の向きの変化に基づいて飛行体２００の目標回転角度を決定してもよい。
【０１７８】
その後、コントローラ３０は目標回転角度を外部に向けて発信する（ステップＳＴ１３４）。例えば、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１を通じて目標回転角度を飛行体２００に対して送信する。
【０１７９】
そして、コントローラ３０は、ステップＳＴ１３１〜ステップＳＴ１３４を所定の制御周期で繰り返し実行することで目標回転角度に関する情報を飛行体２００に継続的に伝えることができる。
【０１８０】
飛行体２００の制御装置２０１は所定の制御周期で繰り返し飛行体２００の向き情報を発信する（ステップＳＴ１４１）。例えば、制御装置２０１は、飛行体２００の向き情報をショベル１００に向けて送信する。
【０１８１】
そして、制御装置２０１は目標回転角度を受信する（ステップＳＴ１４２）。例えば、制御装置２０１は、受信装置２０３を通じてショベル１００のコントローラ３０が発信した目標回転角度を受信する。
【０１８２】
その後、制御装置２０１は、飛行体２００を目標回転角度だけ回転させる（ステップＳＴ１４３）。
【０１８３】
そして、制御装置２０１は、目標回転角度を受信する度に、ステップＳＴ１４３を繰り返し実行することで継続的に飛行体２００の向きをショベル１００の向きに応じて変化させることができる。
【０１８４】
以上の構成により、ショベル１００は、図１６の例の場合と同様、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像を所定の向きでキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。
【０１８５】
また、ショベル１００は、送信装置Ｓ１から飛行体２００の目標回転角度に関する情報を発信することにより、飛行体２００を回転させることができる。そのため、ショベル１００は、飛行体２００の目標回転角度を導き出すための演算を飛行体２００で実行させることなく、飛行体２００を回転させることができる。飛行体２００は、ショベル１００が生成した目標回転角度に関する情報に応じて回転するだけでよいためである。
【０１８６】
また、作業支援システムは、図１７の例においても、図１６の例の場合と同様、位置ズレが生じている場合にも対応可能である。
【０１８７】
例えば、ステップＳＴ１３２において、飛行体２００の向き情報に加え、飛行体２００の位置情報を受信している場合、コントローラ３０は、ショベル１００の位置情報と掘削アタッチメントの姿勢情報と飛行体２００の位置情報とに基づいて位置ズレの方向及び大きさを導き出すことができる。そして、その位置ズレの方向及び大きさに基づいて撮像画像の中心となるべき画素の位置を導き出し、その画素の位置に関する情報を飛行体２００に向けて送信できる。その画素の位置に関する情報を受信した飛行体２００の制御装置２０１は、その画素が撮像画像の中心となるように撮像画像を生成できる。その結果、位置ズレが生じている場合であっても表示装置４０の画面中央に所望の画像を表示させることができる。
【０１８８】
次に図１８を参照し、画像回転処理の更に別の一例について説明する。図１８Ａはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートであり、図１８Ｂは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートである。図１８の例は、飛行体２００の制御装置２０１が目標回転角度だけ飛行体２００を回転させるステップＳＴ１４３の代わりに、目標回転角度分だけ撮像画像を回転させるステップＳＴ１６３を有する点で図１７の例と相違する。ステップＳＴ１５１〜ステップＳＴ１５４はステップＳＴ１３１〜ステップＳＴ１３４と同じであり、ステップＳＴ１６１〜ステップＳＴ１６２はステップＳＴ１４１〜ステップＳＴ１４２はと同じである。したがって、図１８の例では、飛行体２００は、向きを変えずに、ショベル１００の位置情報及び掘削アタッチメントの姿勢情報を利用してアーム先端位置の真上を追従飛行する。
【０１８９】
以上の構成により、ショベル１００は、図１６及び図１７の場合と同様、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像を所定の向きでキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。また、飛行体２００を実際に回転させることなく飛行体２００での画像処理のみによって画像回転機能を実現できる。
【０１９０】
次に図１９を参照し、画像回転処理の更に別の一例について説明する。図１９は画像回転処理の流れの更に別の一例を示すフローチャートである。図１９の例は、飛行体２００で画像回転機能に関する処理を実行させることなく、ショベル１００で画像回転機能に関する全ての処理を実行させる点で、図１６〜図１８のそれぞれにおける例と相違する。具体的には、図１９の例は、コントローラ３０が目標回転角度を発信するステップＳＴ１５４の代わりに、コントローラ３０が目標回転角度分だけ撮像画像を回転させるステップＳＴ１７４を有する点で図１８の例と相違する。ステップＳＴ１５１〜ステップＳＴ１５３はステップＳＴ１７１〜ステップＳＴ１７３と同じである。したがって、図１９の例では、ショベル１００から飛行体２００に向けて情報を送信する必要がないため、送信装置Ｓ１は省略されてもよい。
【０１９１】
以上の構成により、ショベル１００は、図１６〜図１８の場合と同様、飛行体２００に搭載されたカメラ２０５が撮像した撮像画像を所定の向きでキャビン１０内の表示装置４０に表示してショベル１００の操作者に提示できる。また、飛行体２００を実際に回転させることなくショベル１００での画像処理のみによって画像回転機能を実現できる。
【０１９２】
また、コントローラ３０は、追従飛行中の飛行体２００からの物体検知情報を分析することで掘削アタッチメントを認識してもよい。例えば、コントローラ３０は、カメラ２０５の撮像画像を分析することで掘削アタッチメントの画像を認識してもよい。そして、認識した掘削アタッチメントの画像の延在方向と撮像画像の縦軸とが平行となり且つ掘削アタッチメントの画像の先端が表示装置４０の画面上方を向くように撮像画像を回転して表示させてもよい。ショベルの運転席は掘削アタッチメントの側を向いているためである。この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の向き情報と飛行体２００の向き情報とを比較することなく、画像回転機能を実現できる。
【０１９３】
また、作業支援システムは、ショベル１００で画像回転機能に関する処理を実行させることなく、飛行体２００で画像回転機能に関する全ての処理を実行させてもよい。
【０１９４】
次に図２０を参照し、画像回転機能の別の一例について説明する。図２０Ａは掘削・積み込み作業を行うショベル１００、ショベル１００に追従飛行する飛行体２００、及びショベル１００が排土する土砂を受けるダンプトラック４００の上面図である。図２０Ｂ１及び図２０Ｂ２は図２０Ａにおける飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を示す。
【０１９５】
図２０Ａの例では、飛行体２００は、ダンプトラック４００の積み荷状態を把握するため、ショベル１００とダンプトラック４００との間の所定位置に留まるように所定の飛行高度を維持しながら静止飛行している。所定位置は、例えば、ダンプトラック４００の後端位置とショベル１００の旋回軸との間の中間位置である。ダンプトラック４００の後端位置は、例えば、カメラ２０５の撮像画像に画像処理を施すことで導き出される。また、飛行体２００は、ショベル１００の旋回の有無にかかわらず、所定の向きを維持したまま静止飛行している。図２０Ａの例では、＋Ｙ方向を向いた状態で静止飛行している。図２０Ａ中の飛行体２００のところにある黒色三角形は飛行体２００が＋Ｙ方向を向いていることを示す。この場合、表示装置４０は、図２０Ｂ１に示すように、ダンプ動作中の掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の横軸に平行に延びるように撮像画像を表示する。
【０１９６】
しかしながら、ダンプ動作中の掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の横軸に平行に延びるように表示されると、その画像を見る操作者を混乱させてしまうおそれがある。実際の掘削アタッチメントの向きと表示装置４０に表示された掘削アタッチメントの画像の向きとが大きく異なっているためである。
【０１９７】
そこで、ショベル１００のコントローラ３０、又は、飛行体２００の制御装置２０１は、ダンプ動作中の掘削アタッチメントの画像の向きが実際の掘削アタッチメントの向きと同じになるように撮像画像を回転させる。その結果、表示装置４０は、図２０Ｂ２に示すように、ダンプ動作中の掘削アタッチメントの画像が表示装置４０の縦軸に平行に延びるように撮像画像を表示できる。
【０１９８】
次に図２１〜図２３を参照し、作業支援システムの更に別の機能であるマシンガイダンス機能について説明する。マシンガイダンス機能は、飛行体２００のカメラ２０５の撮像画像に基づいてショベル１００の操作をガイドする機能である。
【０１９９】
図２１は、飛行体２００が撮像した撮像画像に基づいてショベル１００の位置及び向きを導き出す方法を説明する図である。図２１Ａは、ショベル１００とショベル１００の上空を飛行する飛行体２００の側面図である。図２１Ｂは、表示装置４０に表示された撮像画像を示す。図２１Ｂに示す破線部分は実際には表示装置４０に表示されない。
【０２００】
図２１Ａに示すようにショベル１００は基準面ＢＰに位置する。基準面ＢＰは、基準点ＲＰ１、ＲＰ２によって定められる平面である。基準点ＲＰ１、ＲＰ２は、絶対位置（緯度、経度、及び高度）が正確に測定された点であり、例えば、電子基準点（ＧＮＳＳ連続観測点）である。この例では、基準点ＲＰ１と基準点ＲＰ２との距離はＤ１メートルである。基準点ＲＰ１、ＲＰ２は、図２１Ｂに示すように、撮像画像においてマーカ画像ＭＫ１、ＭＫ２をもたらす。つまり、基準点ＲＰ１は、表示装置４０においてはマーカＭＫ１として示される。同様に、基準点ＲＰ２は、表示装置４０においてはマーカＭＫ２として示される。そして、マーカ画像ＭＫ１、ＭＫ２は、撮像画像における２点間の距離（画素数）を導き出すために利用される。
【０２０１】
ショベル１００の上部旋回体３には３つの目印ＲＰ３〜ＲＰ５（目印ＲＰ５は不可視。）が取り付けられている。目印ＲＰ３〜ＲＰ５は、図２１Ｂに示すように、撮像画像においてマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５をもたらす。つまり、目印ＲＰ３は、表示装置４０においてはマーカＭＫ３として示される。同様に、目印ＲＰ４は、表示装置４０においてはマーカＭＫ４として示される。同様に、目印ＲＰ５は、表示装置４０においてはマーカＭＫ５として示される。そして、マーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５は、ショベル画像（ショベル１００）の向きを特定するために利用される。撮像画像においてショベル画像（ショベル１００）の向きを特定できるのであれば、上部旋回体３に取り付けられる目印の数は２つ以下であってもよく、４つ以上であってもよい。また、マーカ画像をもたらす目印は、キャビン１０、エンジンフード等の既存のショベル構成部品であってもよく、上部旋回体３そのものであってもよい。また、目印によってもたらされるマーカ画像の組み合わせは、ＱＲコード（登録商標）等の記号表記を構成してもよい。
【０２０２】
マーカ画像ＭＫ１〜ＭＫ５は、公知の画像処理技術を用いて抽出され、且つ、撮像画像における座標が特定される。
【０２０３】
具体的には、コントローラ３０は、基準点ＲＰ１と基準点ＲＰ２の間の既知の距離Ｄ１と、図２１Ｂに示す撮像画像におけるマーカ画像ＭＫ１とマーカ画像ＭＫ２の距離（画素数）ＧＤ１とに基づいて撮像画像上の単位距離（画素数）に対応する実際の距離を導き出すことができる。例えば、撮像画像上の１００画素分の距離を実空間の１ｍに対応付けることができる。その結果、コントローラ３０は、撮像画像上のショベル１００の中心点ＳＣとマーカ画像ＭＫ２との距離（画素数）ＧＤ２から、実空間におけるショベル１００の中心点ＳＣと基準点ＲＰ２との距離を導き出すことができる。中心点ＳＣは、例えば、ショベル１００の旋回軸と基準面ＢＰとの交点であり、中心点ＳＣの座標は３つのマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５の座標から導き出される。
【０２０４】
また、コントローラ３０は、基準点ＲＰ２に対する基準点ＲＰ１の既知の方位と、図２１Ｂに示す撮像画像における線分Ｌ１と線分Ｌ２との間の角度θ１とに基づいて基準点ＲＰ２に対するショベル１００の中心点ＳＣの方位を導き出すことができる。線分Ｌ１は、マーカ画像ＭＫ１とマーカ画像ＭＫ２とを結ぶ線分であり、線分Ｌ２は、マーカ画像ＭＫ２と中心点ＳＣとを結ぶ線分である。
【０２０５】
このようにして、コントローラ３０は、実空間におけるショベル１００の中心点ＳＣと基準点ＲＰ２との距離、及び、基準点ＲＰ２に対するショベル１００の中心点ＳＣの方位を導き出すことができる。そして、基準点ＲＰ２の絶対位置に基づいてショベル１００の中心点ＳＣの絶対位置を導き出すことができる。
【０２０６】
また、コントローラ３０は、３つのマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５の座標に基づいて掘削アタッチメントの長手方向を表す基準面ＢＰ上の線分Ｌ３を導き出すことができる。そして、線分Ｌ１に平行で且つ中心点ＳＣを通る線分Ｌ１'と線分Ｌ３との間の角度θ２を導き出すことができる。
【０２０７】
その結果、コントローラ３０は、基準点ＲＰ２に対する基準点ＲＰ１の既知の方位に基づき、掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位を導き出すことができる。また、掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位の推移に基づいて旋回角度を導き出すことができる。例えば、旋回開始時刻における掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位と、旋回停止時刻における掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位とに基づいて旋回角度を導き出すことができる。
【０２０８】
また、コントローラ３０は、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出し、ショベル１００の中心点ＳＣに対するバケット６の爪先の相対位置を導き出すことができる。そして、コントローラ３０は、その相対位置と中心点ＳＣの絶対位置に基づいてバケット６の爪先の絶対位置を導き出すことができる。
【０２０９】
更に、コントローラ３０は、不揮発性記憶媒体に記憶された設計データを参照し、目標施工面とバケット６の爪先との距離を導き出すことができる。目標施工面は、緯度、経度、及び高度を用いて表現された施工後の施工面である。
【０２１０】
図２２は、飛行体２００が撮像した撮像画像に基づいて基準面ＢＰに対するショベル１００の接地面の高さ又は深さを導き出す方法を説明する図である。図２２Ａは、基準面ＢＰに位置するショベル１００とショベル１００の上空を飛行する飛行体２００の側面図である。図２２Ｂは、表示装置４０に表示された撮像画像を示す。図２２Ｂに示す破線部分は実際には表示装置４０に表示されない。図２２Ｃは、基準面ＢＰより深さＤＰ１だけ深い接地面に位置するショベル１００とショベル１００の上空を飛行する飛行体２００の側面図である。
【０２１１】
コントローラ３０は、図２２Ｂに示す撮像画像におけるマーカ画像ＭＫ１とマーカ画像ＭＫ２の距離（画素数）ＧＤ１０と、マーカ画像ＭＫ３とマーカ画像ＭＫ４の距離（画素数）ＧＤ１１とに基づいてショベル１００の接地面の高さ又は深さを導き出す。距離（画素数）ＧＤ１０は、基準点ＲＰ１と基準点ＲＰ２の間の実際の距離Ｄ１に対応する。距離（画素数）ＧＤ１１は、目印ＲＰ３と目印ＲＰ４の間の実際の距離Ｄ２に対応する。
【０２１２】
例えば、コントローラ３０は、距離（画素数）ＧＤ１１に対する距離（画素数）ＧＤ１０の距離比が予め記憶されている所定値であれば、図２２Ａに示すようにショベル１００が基準面ＢＰに位置していることを導き出す。また、コントローラ３０は、その距離比が所定値より大きいほど、図２２Ｃに示すようにショベル１００が基準面ＢＰより低い接地面に位置していることを導き出す。撮像画像においては、ショベル１００の接地面が基準面ＢＰより低いほどショベル画像が見かけ上小さくなり、距離（画素数）ＧＤ１０に対して距離（画素数）ＧＤ１１が相対的に小さくなるためである。
【０２１３】
同様に、コントローラ３０は、その距離比が所定値より小さいほど、ショベル１００が基準面ＢＰより高い接地面に位置していることを導き出す。撮像画像においては、ショベル１００の接地面が基準面ＢＰより高いほどショベル画像が見かけ上大きくなり、距離（画素数）ＧＤ１０に対して距離（画素数）ＧＤ１１が相対的に大きくなるためである。
【０２１４】
コントローラ３０は、その距離比の値から接地面の深さ又は高さを導き出す。距離比と接地面の深さ又は高さとの対応関係は、例えば、対応テーブルとして不揮発性記憶媒体に予め記憶されている。コントローラ３０は、この対応テーブルを参照し、その距離比の値から接地面の深さ又は高さを導き出す。
【０２１５】
なお、上述の例では、飛行体２００のカメラ２０５として単眼カメラが採用されているが、ステレオカメラが採用されてもよい。この場合、コントローラ３０は、ステレオカメラが出力する一対の撮像画像に基づいて基準面ＢＰに対するショベル１００の接地面の高さ又は深さを導き出してもよい。
【０２１６】
次に図２３を参照し、作業支援システムがマシンガイダンス機能を実行する処理（以下、「マシンガイダンス処理」とする。）について説明する。図２３は、マシンガイダンス処理の一例を示すフローチャートである。具体的には、図２３Ａは飛行体２００における処理の流れを示し、図２３Ｂはショベル１００における処理の流れを示す。飛行体２００の制御装置２０１は、所定の制御周期で繰り返し図２３Ａに示す処理を実行する。同様に、ショベル１００のコントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返し図２３Ｂに示す処理を実行する。図２３の例では、飛行体２００は、画像処理技術を利用してショベル１００の真上を自律的に追従飛行する。但し、以下の説明は、飛行体２００がリモコン３００を介して操縦者に遠隔操作される場合にも同様に適用される。
【０２１７】
最初に、飛行体２００の制御装置２０１は、ショベル１００を撮像する（ステップＳＴ１８１）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の上空を飛行する飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を取得する。撮像画像は、図２１Ｂに示すように、ショベル１００の画像であるショベル画像と、基準点ＲＰ１、ＲＰ２の画像であるマーカ画像ＭＫ１、ＭＫ２と、上部旋回体３に取り付けられた目印ＲＰ３〜ＲＰ５の画像であるマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５とを含む。
【０２１８】
その後、制御装置２０１は、マーカ画像ＭＫ１〜ＭＫ５及びショベル画像を含む撮像画像をショベル１００に向けて送信する（ステップＳＴ１８２）。
【０２１９】
ショベル１００のコントローラ３０は、マーカ画像ＭＫ１〜ＭＫ５及びショベル画像を含む撮像画像を取得する（ステップＳＴ１９１）。コントローラ３０は、例えば、受信装置Ｓ２を通じて飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００に向けて送信した撮像画像を受信する。
【０２２０】
その後、コントローラ３０は、撮像画像に基づいてショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する（ステップＳＴ１９２）。コントローラ３０は、例えば、図２１及び図２２を用いて説明した方法で、ショベル１００の中心点ＳＣの絶対位置及び掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位を導き出す。
【０２２１】
その後、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢に基づいてバケット６の爪先の位置を算出する（ステップＳＴ１９３）。コントローラ３０は、例えば、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出し、ショベル１００の中心点ＳＣに対するバケット６の爪先の相対位置を導き出す。そして、その相対位置と中心点ＳＣの絶対位置と掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位とに基づいてバケット６の爪先の絶対位置を導き出す。
【０２２２】
その後、コントローラ３０は、バケット６の爪先と目標施工面との距離を算出する（ステップＳＴ１９４）。コントローラ３０は、例えば、不揮発性記憶媒体に記憶された設計データを参照し、目標施工面とバケット６の爪先との距離を導き出す。コントローラ３０は、目標施工面とバケット６の爪先との距離の大きさの推移をキャビン１０内の表示装置４０にグラフィカルに表示してショベル１００の操作者に提示することでショベルの操作をガイドできる。
【０２２３】
次に図２４を参照し、マシンガイダンス処理の別の一例について説明する。図２４は、マシンガイダンス処理の別の一例を示すフローチャートである。具体的には、図２４Ａは飛行体２００における処理の流れを示し、図２４Ｂはショベル１００における処理の流れを示す。飛行体２００の制御装置２０１は、所定の制御周期で繰り返し図２４Ａに示す処理を実行する。同様に、ショベル１００のコントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返し図２４Ｂに示す処理を実行する。図２４の例は、飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する点で図２３の例と相違する。図２３の例では、ショベル１００のコントローラ３０がショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する。
【０２２４】
最初に、飛行体２００の制御装置２０１は、ショベル１００を撮像する（ステップＳＴ２０１）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の上空を飛行する飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を取得する。撮像画像は、図２１Ｂに示すように、ショベル１００の画像であるショベル画像と、基準点ＲＰ１、ＲＰ２の画像であるマーカ画像ＭＫ１、ＭＫ２と、上部旋回体３に取り付けられた目印ＲＰ３〜ＲＰ５の画像であるマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５とを含む。
【０２２５】
その後、制御装置２０１は、撮像画像に基づいてショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する（ステップＳＴ２０２）。制御装置２０１は、例えば、図２１及び図２２を用いて説明した方法で、ショベル１００の中心点ＳＣの絶対位置及び掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位を導き出す。
【０２２６】
その後、制御装置２０１は、ショベル１００の位置情報及び向き情報をショベル１００に向けて送信する（ステップＳＴ２０３）。
【０２２７】
ショベル１００のコントローラ３０は、ショベル１００の位置情報及び向き情報を取得する（ステップＳＴ２１１）。コントローラ３０は、例えば、受信装置Ｓ２を通じて飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００に向けて送信したショベル１００の位置情報及び向き情報を受信する。
【０２２８】
その後、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢に基づいてバケット６の爪先の位置を算出する（ステップＳＴ２１２）。コントローラ３０は、例えば、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出し、ショベル１００の中心点ＳＣに対するバケット６の爪先の相対位置を導き出す。そして、その相対位置と中心点ＳＣの絶対位置と掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位とに基づいてバケット６の爪先の絶対位置を導き出す。
【０２２９】
その後、コントローラ３０は、バケット６の爪先と目標施工面との距離を算出する（ステップＳＴ２１３）。コントローラ３０は、例えば、不揮発性記憶媒体に記憶された設計データを参照し、目標施工面とバケット６の爪先との距離を導き出す。コントローラ３０は、目標施工面とバケット６の爪先との距離の大きさの推移をキャビン１０内の表示装置４０にグラフィカルに表示してショベル１００の操作者に提示することでショベルの操作をガイドできる。
【０２３０】
以上の構成により、コントローラ３０は、飛行体２００が撮像したマーカ画像を含む撮像画像を用いることで、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）受信機等の測位装置を用いることなく、ショベル１００の位置及び向きを把握してマシンガイダンス機能を実行できる。
【０２３１】
次に図２５を参照し、マシンガイダンス処理の更に別の一例について説明する。図２５は、マシンガイダンス処理の更に別の一例を示すフローチャートである。具体的には、図２５Ａは飛行体２００における処理の流れを示し、図２５Ｂはショベル１００における処理の流れを示す。飛行体２００の制御装置２０１は、所定の制御周期で繰り返し図２５Ａに示す処理を実行する。同様に、ショベル１００のコントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返し図２５Ｂに示す処理を実行する。図２５の例は、ＧＰＳ航法を用いる飛行体２００の自律航行装置２０４が出力する飛行体２００の位置情報及び向き情報と撮像画像とに基づいてショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する点で図２３の例と相違する。図２３の例では、ショベル１００のコントローラ３０は、基準点ＲＰ１、ＲＰ２の画像であるマーカ画像ＭＫ１、ＭＫ２を含む撮像画像を利用してショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する。
【０２３２】
最初に、飛行体２００の制御装置２０１は、飛行体２００の位置情報及び向き情報を取得する（ステップＳＴ２２１）。制御装置２０１は、例えば、自律航行装置２０４の飛行制御装置に含まれるジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ（方位センサ）、気圧センサ、測位センサ、超音波センサ等の各種センサの出力に基づいて飛行体２００の位置情報及び向き情報を取得する。
【０２３３】
その後、制御装置２０１は、ショベル１００を撮像する（ステップＳＴ２２２）。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００の上空を飛行する飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を取得する。撮像画像は、図２１Ｂに示すように、ショベル１００の画像であるショベル画像と、上部旋回体３に取り付けられた目印ＲＰ３〜ＲＰ５の画像であるマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５とを含む。但し、撮像画像は、基準点ＲＰ１、ＲＰ２の画像であるマーカ画像ＭＫ１、ＭＫ２を含んでいる必要はない。
【０２３４】
その後、制御装置２０１は、撮像画像と、飛行体２００の位置情報及び向き情報とをショベル１００に向けて送信する（ステップＳＴ２２３）。
【０２３５】
ショベル１００のコントローラ３０は、撮像画像と、飛行体２００の位置情報及び向き情報とを取得する（ステップＳＴ２３１）。コントローラ３０は、例えば、受信装置Ｓ２を通じて飛行体２００の制御装置２０１がショベル１００に向けて送信した撮像画像と、飛行体２００の位置情報及び向き情報とを受信する。
【０２３６】
その後、コントローラ３０は、ショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する（ステップＳＴ２３２）。コントローラ３０は、例えば、撮像画像と、飛行体２００の位置情報及び向き情報とに基づいてショベル１００の位置情報及び向き情報を算出する。
【０２３７】
具体的には、コントローラ３０は、飛行体２００の位置情報に基づいて撮像画像の中心画素に対応する実空間の地物（中心地点）の絶対位置を導き出す。その上で、コントローラ３０は、撮像画像におけるマーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５の座標に基づいてショベル１００の中心点ＳＣの座標を算出する。そして、コントローラ３０は、撮像画像の中心画素の座標と中心点ＳＣの座標に基づき、中心地点に対する中心点ＳＣの相対位置を導き出す。そして、その相対位置と中心地点の絶対位置に基づいて中心点ＳＣの絶対位置を導き出す。
【０２３８】
また、コントローラ３０は、飛行体２００の向き情報に基づいて撮像画像の縦軸が指し示す方位を導き出す。その上で、コントローラ３０は、図２１Ｂに示すように、マーカ画像ＭＫ３〜ＭＫ５の座標に基づいて掘削アタッチメントの長手方向を表す基準面ＢＰ上の線分Ｌ３を導き出す。そして、撮像画像の縦軸と線分Ｌ３との間の角度を導き出す。
【０２３９】
その結果、コントローラ３０は、撮像画像の縦軸の方位に基づき、掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位を導き出すことができる。また、掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位の推移に基づいて旋回角度を導き出すことができる。
【０２４０】
その後、コントローラ３０は、掘削アタッチメントの姿勢に基づいてバケット６の爪先の位置を算出する（ステップＳＴ２３３）。コントローラ３０は、例えば、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出し、ショベル１００の中心点ＳＣに対するバケット６の爪先の相対位置を導き出す。そして、その相対位置と中心点ＳＣの絶対位置と掘削アタッチメントの長手方向が指し示す方位とに基づいてバケット６の爪先の絶対位置を導き出す。
【０２４１】
その後、コントローラ３０は、バケット６の爪先と目標施工面との距離を算出する（ステップＳＴ２３４）。コントローラ３０は、例えば、不揮発性記憶媒体に記憶された設計データを参照し、目標施工面とバケット６の爪先との距離を導き出す。コントローラ３０は、目標施工面とバケット６の爪先との距離の大きさの推移をキャビン１０内の表示装置４０にグラフィカルに表示してショベル１００の操作者に提示することでショベルの操作をガイドできる。
【０２４２】
以上の構成により、コントローラ３０は、ＧＰＳ航法を用いる飛行体２００が出力する飛行体２００の位置情報及び向き情報と基準点に関するマーカ画像を含まない撮像画像とを用いてショベル１００の位置及び向きを把握することでマシンガイダンス機能を実行できる。
【０２４３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０２４４】
例えば、上述の実施例では、操縦者はリモコン３００を用いて飛行体２００を作業現場の上空まで飛行させている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、飛行体２００は自律的に作業現場の上空まで飛行して行ってもよい。例えば、ショベル１００の操作者がキャビン１０内で所定のボタンを押下した場合に、所定位置で待機している飛行体２００は自律飛行を開始して作業現場の上空まで飛行して行ってもよい。
【０２４５】
また、飛行体２００の操縦者、又は、ショベル１００の操作者は、所定の操作を行うことによって飛行体２００による追従飛行を解除してもよい。追従飛行が解除されると、飛行体２００は、ショベル１００の動きとは無関係に、所定の高さを維持する静止飛行を行ってもよく、所定の待機場所に自律的に帰還してもよい。
【０２４６】
次に、図２６及び図２７を参照し、本発明の別の実施例に係るショベル（掘削機）１００及び飛行体２００を含む流体補給システムについて説明する。図２６は、流体補給システムが利用される作業現場の図である。図２７は、流体補給システムのシステム構成図である。
【０２４７】
流体補給システムは、飛行体を利用することでショベルが消費する流体を効率的に補給できるようにするシステムであり、主に、ショベル１００及び飛行体２００で構成される。流体補給システムを構成するショベル１００及び飛行体２００はそれぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。図２６及び図２７の例は、１台のショベル１００と１機の飛行体２００を含む。
【０２４８】
飛行体２００は、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができる自律式飛行体であり、例えば、マルチコプタ、飛行船等を含む。本実施例では、カメラを搭載したクワッドコプタである。
【０２４９】
飛行体２００は容器２５０を運搬できるように構成されている。容器２５０は、ショベル１００が消費する流体を入れる容器である。本実施例では、容器２５０は、略円筒形状を有する。ショベル１００が消費する流体は、軽油等の燃料、尿素水等の液体還元剤、グリス、潤滑油、クーラント、エンジンオイル等を含む。
【０２５０】
ショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６はアタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム４、アーム５、バケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源が搭載される。
【０２５１】
ショベル１００は、エンジン１１、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、燃料タンク１８、尿素水タンク１９、グリスタンク２０、操作装置２６、コントローラ３０、エンジン制御装置７４等で構成される。
【０２５２】
エンジン１１はショベル１００の駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸はメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。
【０２５３】
エンジン１１の排気ガスは、排気ガス処理装置１１Ａで浄化させた後で大気中に放出される。本実施例では、排気ガス処理装置１１Ａは、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter: DPF）及び選択触媒還元（Selective Catalytic Reduction: SCR）システムを含む。
【０２５４】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ１４は、斜板傾転角の変化に応じて１回転当たりの吐出流量が変化する。斜板傾転角はレギュレータ１４ａにより制御される。レギュレータ１４ａはコントローラ３０からの制御電流の変化に応じて斜板傾転角を変化させる。
【０２５５】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して操作装置２６等の各種油圧制御機器に作動油を供給する固定容量型油圧ポンプである。
【０２５６】
コントロールバルブ１７は油圧アクチュエータに関する作動油の流れを制御する流量制御弁のセットである。コントロールバルブ１７は、操作装置２６の操作方向及び操作量に対応するパイロット圧の変化に応じ、メインポンプ１４から高圧油圧ライン１６を通じて受け入れた作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。油圧アクチュエータは、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行用油圧モータ１Ａ、右走行用油圧モータ１Ｂ、旋回用油圧モータ２Ａ等を含む。
【０２５７】
燃料タンク１８は、燃料を貯留するタンクである。本実施例では、エンジン１１で使用される軽油を貯留する。
【０２５８】
尿素水タンク１９は、液体還元剤としての尿素水を貯留するタンクである。本実施例では、選択触媒還元システムで使用される尿素水を貯留する。
【０２５９】
グリスタンク２０は、グリスを貯留するタンクである。本実施例では、掘削アタッチメント等の可動部の潤滑のために使用されるグリスを貯留する。
【０２６０】
操作装置２６は、ショベルの操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６はパイロットライン２５を介してパイロットポンプ１５から作動油の供給を受けてパイロット圧を生成する。そして、パイロットライン２５ａを通じ、対応する流量制御弁のパイロットポートにそのパイロット圧を作用させる。パイロット圧は操作装置２６の操作方向及び操作量に応じて変化する。パイロット圧センサ１５ａはパイロット圧を検出し、その検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２６１】
コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ３０のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現させる。
【０２６２】
エンジン制御装置７４はエンジン１１を制御する装置である。エンジン制御装置７４は、例えば、入力装置を介して設定されたエンジン回転数が実現されるように燃料噴射量等を制御する。
【０２６３】
上部旋回体３に取り付けられた送信装置Ｓ１、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、残量検出装置Ｓ５Ａ、ドッキング装置Ｓ６のそれぞれはコントローラ３０に接続される。コントローラ３０は、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、残量検出装置Ｓ５Ａのそれぞれが出力する情報に基づいて各種演算を実行する。そして、演算結果に基づいて生成した情報を送信装置Ｓ１から外部に発信し、或いは、生成した情報に応じてドッキング装置Ｓ６を作動させる。
【０２６４】
送信装置Ｓ１はショベル１００の外部に向けて情報を発信する。本実施例では、送信装置Ｓ１は、飛行体２００の要求に応じて飛行体２００が受信可能な情報を飛行体２００に向けて発信する。
【０２６５】
受信装置Ｓ２はショベル１００の外部からの情報を受信する。本実施例では、受信装置Ｓ２は飛行体２００が発信する情報を受信する。
【０２６６】
測位装置Ｓ３はショベル１００の位置に関する情報を取得する。本実施例では、測位装置Ｓ３はＧＮＳＳ（ＧＰＳ）受信機であり、ショベル１００の存在位置の緯度、経度、高度を測定する。
【０２６７】
姿勢検出装置Ｓ４はショベルの姿勢を検出する。ショベルの姿勢は、例えば、機体の傾斜度合いである。本実施例では、姿勢検出装置Ｓ４は機体傾斜センサを含む。機体傾斜センサは機体傾斜角度を取得するセンサであり、例えば、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角度を検出する加速度センサである。
【０２６８】
残量検出装置Ｓ５Ａは各種流体の残量を検出する。本実施例では、残量検出装置Ｓ５Ａは、燃料タンク１８内の軽油の残量、尿素水タンク１９内の尿素水の残量、及びグリスタンク２０内のグリスの残量を検出する。
【０２６９】
ドッキング装置Ｓ６は、ショベル１００と飛行体２００とのドッキング（結合）を可能にする。本実施例では、ドッキング装置Ｓ６は、ショベル１００に搭載された燃料タンク１８と飛行体２００が運搬する容器２５０とのドッキングを可能にする。具体的には、ドッキング装置Ｓ６は、コントローラ３０からの指令に応じて燃料タンク１８と容器２５０とのドッキングを構造的に可能にするドッキング可能状態と構造的に不可能にするドッキング不可状態とを切り替える。
【０２７０】
無線受電装置Ｓ７は外部の給電装置から非接触で電力の供給を受けてショベル１００に搭載された電気負荷にその電力を供給する。本実施例では、飛行体２００に搭載されたバッテリから非接触で電力を受けてコントローラ３０、送信装置Ｓ１、受信装置Ｓ２、姿勢検出装置Ｓ４、ドッキング装置Ｓ６等を作動させる。無線受電装置Ｓ７は、ショベル１００に搭載されたバッテリを充電してもよい。
【０２７１】
飛行体２００は、制御装置２０１、送信装置２０２、受信装置２０３、自律航行装置２０４、カメラ２０５、無線給電装置２０６等で構成される。
【０２７２】
制御装置２０１は、飛行体２００を制御するための装置である。本実施例では、制御装置２０１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。制御装置２０１のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現させる。
【０２７３】
送信装置２０２は、飛行体２００の外部に向けて情報を発信する。本実施例では、送信装置２０２は、ショベル１００が受信可能な情報をショベル１００に向けて発信する。
【０２７４】
受信装置２０３は、飛行体２００の外部からの情報を受信する。受信装置２０３は、例えば、ショベル１００が発信する情報を受信する。
【０２７５】
自律航行装置２０４は、飛行体２００の自律航行を実現する。本実施例では、自律航行装置２０４は、飛行制御装置、電動モータ、バッテリ等を含む。飛行制御装置は、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ（方位センサ）、気圧センサ、測位センサ、超音波センサ等の各種センサを含み、姿勢維持機能、高度維持機能等を実現する。電動モータは、バッテリから電力の供給を受けてプロペラを回転させる。但し、プロペラは内燃機関等の他の駆動源によって回転させられてもよい。
【０２７６】
自律航行装置２０４は、例えば、制御装置２０１から目標飛行位置に関する情報を受けると４つのプロペラの回転速度を別々に制御し、飛行体２００の姿勢及び高度を維持しながら飛行体２００を目標飛行位置に移動させる。目標飛行位置に関する情報は、例えば、目標飛行位置の緯度、経度、及び高度である。制御装置２０１は、例えば、受信装置２０３を通じて目標飛行位置に関する情報を外部から取得する。自律航行装置２０４は、制御装置２０１から目標に関する情報を受けて飛行体２００の向きを変化させてもよい。
【０２７７】
カメラ２０５は画像を取得するための装置である。本実施例では、カメラ２０５は飛行体２００の鉛直下方を撮像できるように飛行体２００に取り付けられている。カメラ２０５が撮像した撮像画像は、例えば、飛行体２００の飛行位置である撮像位置に関する情報を含み、３次元地形データを生成するために利用される。
【０２７８】
無線給電装置２０６は飛行体２００に搭載されたバッテリから外部の受電装置に非接触で電力を供給する。本実施例では、無線給電装置２０６は、ショベル１００の上面に設置された無線受電装置Ｓ７に向けてワイヤレスで電力を供給し、その電力によってショベル１００の各種電気負荷を動作させる。
【０２７９】
次に図２８を参照し、流体補給システムの機能について説明する。図２８は、流体補給システムが燃料の補給を開始するまでの処理（以下、「燃料補給前処理」とする。）のフローチャートである。図２８Ａは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートであり、図２８Ｂはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートである。
【０２８０】
図２８の燃料補給前処理は、燃料タンク１８に燃料を補給する場合に適用されるが、尿素水タンク１９に尿素水を補給する場合、及び、グリスタンク２０にグリスを補給する場合についても同様に適用される。
【０２８１】
最初に、図２８Ａを参照し、飛行体２００における処理について説明する。駐機場で駐機している飛行体２００は、ショベル１００が発信する情報に基づいて補給が必要か否かを判定する（ステップＳＴ２４１）。駐機場は、例えば、飛行体２００の充電設備が設置されている場所であり、容器２５０への燃料の注入は駐機場で行われる。燃料の注入は自動で行われてもよく手作業で行われてもよい。駐機場では、駐機スペースが飛行体２００に割り当てられていてもよく、その駐機スペースに飛行体２００が駐機された時点で充電が自動的に開始されてもよい。
【０２８２】
ショベル１００が発信する情報は、ショベルの位置情報、燃料の残量に関する残量情報を含む。ショベル１００は、例えば、操作者によってエンジン１１が停止させられた場合に位置情報及び残量情報を含む情報を自動的に発信する。機体傾斜角度に関する機体傾斜情報を含んでいてもよい。本実施例では、飛行体２００の制御装置２０１は、ショベル１００が発信する残量情報に基づいてショベル１００の燃料を補給する必要があるか否かを判定する。具体的には、制御装置２０１は、受信装置２０３を用いてショベル１００が発信する情報を受信する。制御装置２０１は、その情報をショベル１００から直接的に受信してもよく、通信センタ等を介して間接的に受信してもよい。そして、制御装置２０１は、残量情報が示す燃料タンク１８における燃料の残量が所定量未満の場合に補給の必要があると判定し、燃料の残量が所定量以上の場合に補給の必要がないと判定する。
【０２８３】
補給が不要と判定した場合（ステップＳＴ２４１のＮＯ）、制御装置２０１は、ショベル１００から次の情報を受信するまで待機する。
【０２８４】
補給が必要と判定した場合（ステップＳＴ２４１のＹＥＳ）、制御装置２０１は、飛行体２００を駐機場からショベル１００の上空まで飛行させる（ステップＳＴ２４２）。
【０２８５】
飛行体２００がショベル１００の上空まで飛行すると、制御装置２０１は、飛行体２００の識別情報を発信する（ステップＳＴ２４３）。例えば、送信装置２０２から受信装置Ｓ２に向けて飛行体２００の識別情報を送信し、コントローラ３０で飛行体２００を認証させる。
【０２８６】
その後、制御装置２０１は、ショベル１００の上に飛行体２００を着陸させる（ステップＳＴ２４４）。本実施例では、制御装置２０１は、カメラ２０５が撮像した撮像画像からショベル１００の上面に設置された燃料タンク１８に対応するドッキング装置Ｓ６の画像を認識する。
【０２８７】
そして、制御装置２０１は、認識したドッキング装置Ｓ６の画像が撮像画像の所定画像位置に表示され且つ徐々に大きく表示されるように飛行体２００の飛行位置を制御する。その結果、飛行体２００は、ドッキング装置Ｓ６に徐々に接近し、ドッキング装置Ｓ６の上に着陸する。
【０２８８】
制御装置２０１はドッキング装置Ｓ６の上に着陸する前に着陸可能か否かを判定してもよい。例えば、ショベル１００のエンジン１１が作動中の場合に着陸不能と判定してもよい。エンジン１１が作動中であるか否かは、例えば、ショベル１００の送信装置Ｓ１が周期的に発信する情報を受信装置２０３で受信し、その情報に基づいて判定してもよい。例えば、コントローラ３０は、ショベル１００が作動状態にあると判定した場合に、ドッキングを禁止する指令を送信装置Ｓ１から発信させてもよい。また、制御装置２０１は、ショベル１００が発信する機体傾斜情報に基づいてショベル１００が傾斜していると判定した場合に着陸不能と判定してもよい。例えば、コントローラ３０は、姿勢検出装置Ｓ４の出力に基づいてショベル１００が平面に位置していると判定した場合にドッキングを許可する指令を送信装置Ｓ１から発信させ、ショベル１００が平面に位置していないと判定した場合にドッキングを禁止する指令を送信装置Ｓ１から発信させてもよい。この場合、制御装置２０１は、機体傾斜角度が所定角度未満であればショベル１００が平面に位置していると判定してもよい。或いは、制御装置２０１は、撮像画像から導き出したショベル１００の傾斜角度に基づいてショベル１００が傾斜していると判定した場合に着陸不能と判定してもよい。この場合、機体傾斜角度が所定角度以上であればショベル１００が傾斜していると判定してもよい。着陸不能と判定した場合、制御装置２０１は、飛行体２００を駐機場に戻すように飛行させてもよく、ショベル１００の上空で静止飛行させて着陸可能と判定するまで待機してもよい。
【０２８９】
飛行体２００がドッキング装置Ｓ６の上に着陸すると、制御装置２０１は、プロペラの回転を停止させた上で無線給電装置２０６を作動させる（ステップＳＴ２４５）。着陸したか否かは、例えば、飛行体２００に取り付けられた加速度センサ等の出力に基づいて判定される。
【０２９０】
無線給電装置２０６は、飛行体２００に搭載されたバッテリからショベル１００の無線受電装置Ｓ７に非接触で電力を供給し、ショベル１００のコントローラ３０及び受信装置Ｓ２を起動させる。
【０２９１】
制御装置２０１は、ドッキング装置Ｓ６の上に着陸した後で、飛行体２００の識別情報をショベル１００に向けて送信してもよい。また、ショベル１００のコントローラ３０及び受信装置Ｓ２がショベル１００に搭載されているバッテリの電力で既に動作している場合、制御装置２０１は無線給電装置２０６を作動させる必要はない。
【０２９２】
次に図２８Ｂを参照し、ショベル１００における処理について説明する。ショベル１００のコントローラ３０は、飛行体２００に搭載されているバッテリの電力によって起動されると飛行体２００を認証する（ステップＳＴ２５１）。
【０２９３】
飛行体２００が正規の飛行体であると認証できない場合（ステップＳＴ２５１のＮＯ）、コントローラ３０は、以後のステップを実行することなくそのまま待機する。正規の飛行体は、例えば、コントローラ３０のメモリ等に予め登録されている識別情報を有する飛行体である。所定回数の認証処理を試みた上でなお正規の飛行体であると認証できない場合、コントローラ３０はその動作を停止させてもよい。非正規（未登録）の飛行体による燃料の補給が行われてしまうのを防止するためである。この構成により、コントローラ３０は、非正規（未登録）の飛行体とショベル１００とのドッキングを防止できる。
【０２９４】
飛行体２００が正規の飛行体であると認証できた場合（ステップＳＴ２５１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ドッキング装置Ｓ６をドッキング不可状態からドッキング可能状態に切り替える（ステップＳＴ２５２）。
【０２９５】
或いは、コントローラ３０は、送信装置Ｓ１から飛行体２００の受信装置２０３に向けてショベル１００の識別情報を送信し、制御装置２０１でショベル１００を認証させてもよい。この場合、制御装置２０１は、ショベル１００を正規（既登録）のショベルであると認証できた場合、コントローラ３０に認証済み信号を返信する。認証済み信号を受信するまで、コントローラ３０は、以後のステップを実行することなくそのまま待機する。認証済み信号を受信すると、コントローラ３０は、ドッキング装置Ｓ６をドッキング不可状態からドッキング可能状態に切り替える。
【０２９６】
また、コントローラ３０は、燃料タンク１８と容器２５０とのドッキング後に、燃料の補給を開始させる補給開始指令を送信装置Ｓ１から飛行体２００に向けて送信してもよい。例えば、コントローラ３０は、ドッキング装置Ｓ６をドッキング可能状態に切り替えたときに送信装置Ｓ１から補給開始指令を飛行体２００に向けて送信してもよい。
【０２９７】
次に図２９を参照し、ドッキング装置Ｓ６の配置について説明する。図２９は上部旋回体３におけるドッキング装置Ｓ６の配置を示す図である。図２９Ａは上部旋回体３の側面図であり、図２９Ｂは上部旋回体３の上面図である。
【０２９８】
図２９の例では、ドッキング装置Ｓ６は、燃料タンク１８に対応する燃料用ドッキング装置Ｓ６Ａ、尿素水タンク１９に対応する尿素水用ドッキング装置Ｓ６Ｂ、及び、グリスタンク２０に対応するグリス用ドッキング装置Ｓ６Ｃを含む。
【０２９９】
燃料タンク１８、尿素水タンク１９、及びグリスタンク２０は何れも上部旋回体３の＋Ｘ側（前側）で、且つ、ブーム取り付け位置を挟んでキャビン１０の−Ｙ側（右側）に配置される。また、尿素水タンク１９は燃料タンク１８の＋Ｘ側（前側）に配置され、グリスタンク２０は尿素水タンク１９の＋Ｘ側（前側）に配置される。
【０３００】
ドッキング装置Ｓ６はそれぞれに対応するタンクの上部に配置される。飛行体２００が運搬する容器２５０と各タンクとがドッキングしたときに容器２５０内の流体が重力で各タンクに流れ込むようにするためである。但し、容器２５０内の流体は、ショベル１００又は飛行体２００に搭載されたポンプを用いて各タンクに注入されてもよい。
【０３０１】
本実施例ではドッキング装置Ｓ６は上部旋回体３の上面から凹むように構成される。但し、ドッキング装置Ｓ６は上部旋回体３の上面から突出するように構成されてもよい。
【０３０２】
次に図３０を参照し、ドッキング装置Ｓ６の動作について説明する。図３０はドッキング装置Ｓ６の動作を示す図である。図３０Ａ１及び図３０Ａ２はドッキング不可状態のドッキング装置Ｓ６を示し、図３０Ｂ１及び図３０Ｂ２はドッキング可能状態のドッキング装置Ｓ６を示す。図３０Ａ１及び図３０Ｂ１はドッキング装置Ｓ６の上面図であり、図３０Ａ２及び図３０Ｂ２はドッキング装置Ｓ６の断面図である。図３０Ａ２は図３０Ａ１の一点鎖線Ｌ１を含む鉛直面での断面図であり、図３０Ｂ２は図３０Ｂ１の一点鎖線Ｌ２を含む鉛直面での断面図である。
【０３０３】
図３０の例では、ドッキング装置Ｓ６は、容器受け入れ部６０、台座６１、連結部６２等で構成される。
【０３０４】
容器受け入れ部６０は、飛行体２００が運搬する容器２５０を受け入れる逆円錐台形の凹部空間を形成する部材である。逆円錐台形の傾斜は、略円筒形状の容器２５０の底面縁部に形成された面取り部２５０ｔの傾斜と略同じである。
【０３０５】
台座６１は、容器受け入れ部６０内で容器２５０の底面を支持する。本実施例では、台座６１は４つの可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄを有する。可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄは、Ｚ軸方向（鉛直方向）に伸縮可能に構成される。可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄは電動アクチュエータによって駆動される。ドッキング装置Ｓ６がドッキング不可状態の場合、可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄは、図３０Ａ２に示すように伸張状態となり、ドッキング装置Ｓ６がドッキング可能状態の場合、可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄは、図３０Ｂ２に示すように収縮状態となる。図３０Ａ１及び図３０Ａ２では、伸張状態にある可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄが白色で塗りつぶされている。また、図３０Ｂ２では、伸張状態にあった可動台座部材６１Ａ、６１Ｂが点線で示されている。
【０３０６】
連結部６２は、容器２５０の連結部２５１と連結する部材である。本実施例では、連結部６２は燃料タンク１８の上面（図２９参照。）から＋Ｚ方向（鉛直上方）に延びる円筒部材である。また、連結部２５１は、図３０Ａ２に示すように、容器２５０の底面から−Ｚ方向（鉛直下方）に突出する円筒部材である。連結部６２及び連結部２５１は互いに連結されたときに容器２５０から燃料タンク１８に流れる燃料の通路を構成する。
【０３０７】
具体的には、連結部６２は、流入阻止部６２Ａ、中央ピン６２Ｂ、円環部６２Ｃ、及び円筒部６２Ｄで構成される。流入阻止部６２Ａは、外部から燃料タンク１８内への流体の進入を阻止する円板部材である。流入阻止部６２Ａは、バネ等の力によって中央ピン６２Ｂに沿って円筒部６２Ｄ内を＋Ｚ方向（上方）に押し上げられて円環部６２Ｃと接触することで外部から燃料タンク１８内に流入する流体の流れを阻止する。
【０３０８】
中央ピン６２Ｂは、円筒部６２Ｄの中心軸に沿って延びる固定ピンであり、流入阻止部６２Ａの中央部分を貫通して延びる。
【０３０９】
円環部６２Ｃは、円筒部６２Ｄの内部に形成される部材であり、流入阻止部６２Ａの上限位置を定める。流入阻止部６２Ａは電動ストッパによって上限位置で固定されてもよい。電動ストッパは、例えば、電力の供給を受けていないときに流入阻止部６２Ａを上限位置で固定し、電力の供給を受けているときに流入阻止部６２Ａを上限位置から移動（下降）させることができるように構成される。
【０３１０】
円筒部６２Ｄは燃料の流路を形成する管状部材であり、燃料タンク１８の上面まで延び、円筒部６２Ｄが形成する流路と燃料タンク１８の内部とを連通させる。
【０３１１】
連結部２５１は、流出阻止部２５１Ａ、円環部２５１Ｂ、及び円筒部２５１Ｃで構成される。流出阻止部２５１Ａは、容器２５０から外部への燃料の流出を阻止する円板部材である。流出阻止部２５１Ａは、バネ等の力によって円筒部２５１Ｃ内を−Ｚ方向（下方）に押し下げられて円環部２５１Ｂと接触することで容器２５０から外部への燃料の流れを阻止する。
【０３１２】
流出阻止部２５１Ａは、連結部６２の中央ピン６２Ｂと接触して中央ピン６２Ｂによって押し上げられない限り、円環部２５１Ｂに接触して燃料の流出を阻止する。中央ピン６２Ｂによって押し上げられると円環部２５１Ｂから離れて燃料を流出させる。
【０３１３】
円環部２５１Ｂは、円筒部２５１Ｃの内部に形成される部材であり、流出阻止部２５１Ａの下限位置を定める。流出阻止部２５１Ａは電動ストッパによって下限位置で固定されてもよい。電動ストッパは、例えば、電力の供給を受けていないときに流出阻止部２５１Ａを下限位置で固定し、電力の供給を受けているときに流出阻止部２５１Ａを下限位置から移動（上昇）させることができるように構成される。例えば、制御装置２０１は、ショベル１００から補給開始指令を受信した場合に限り電動ストッパを作動させて燃料の補給を開始させてもよい。すなわち、制御装置２０１は、ショベル１００から補給開始指令を受信するまで流出阻止部２５１Ａを下限位置に留め置くことで補給開始指令を受信する前に燃料の補給が行われてしまうのを防止できる。
【０３１４】
円筒部２５１Ｃは燃料の流路を形成する管状部材であり、容器２５０の底面まで延び、円筒部２５１Ｃが形成する流路と容器２５０の内部とを連通させる。
【０３１５】
飛行体２００がコントローラ３０によって認証された後、図２８ＡのステップＳＴ２４４においてドッキング装置Ｓ６の上に着陸した飛行体２００は、図３０Ａ２に示す状態にある。すなわち、飛行体２００は、伸張状態の可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄによって支持された状態にある。
【０３１６】
その後、図２８ＢのステップＳＴ２５２に示すように、コントローラ３０は、ドッキング装置Ｓ６をドッキング不可状態からドッキング可能状態に切り替える。本実施例では、コントローラ３０は、飛行体２００に搭載されているバッテリから無線給電装置２０６及び無線受電装置Ｓ７を通じて供給される電力によって電動アクチュエータを駆動して可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄを収縮させる。コントローラ３０は、飛行体２００が着陸する前に可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄを収縮させてもよい。
【０３１７】
流入阻止部６２Ａが電動ストッパによって上限位置で固定されている場合には、電動ストッパを駆動して流入阻止部６２Ａを上限位置から下降させることができるようにする。流出阻止部２５１Ａについても同様である。
【０３１８】
可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄが収縮すると、容器２５０は、自重により容器受け入れ部６０内を滑り降り、図３０Ｂ２に示すように、連結部２５１と連結部６２とを連結させて容器２５０と燃料タンク１８とを連通させる。具体的には、流出阻止部２５１Ａが中央ピン６２Ｂによって押し上げられて円環部２５１Ｂから離れる。また、流入阻止部６２Ａが円筒部２５１Ｃによって押し下げられて円環部６２Ｃから離れる。その結果、容器２５０内の燃料は、図３０Ｂ２の矢印ＡＲ１で示すように、円筒部２５１Ｃの下端部付近に形成された孔２５１Ｄを通って円筒部６２Ｄ内に流入し、さらには燃料タンク１８内に流入する。
【０３１９】
次に図３１を参照し、流体補給システムの別の機能について説明する。図３１は、流体補給システムが燃料の補給を完了した後の処理（以下、「燃料補給後処理」とする。）のフローチャートである。図３１Ａは飛行体２００における処理の流れを示すフローチャートであり、図３１Ｂはショベル１００における処理の流れを示すフローチャートである。
【０３２０】
図３１の燃料補給後処理は、燃料タンク１８に燃料を補給した場合に適用されるが、尿素水タンク１９に尿素水を補給した場合、及び、グリスタンク２０にグリスを補給した場合についても同様に適用される。
【０３２１】
最初に、図３１Ａを参照し、飛行体２００における処理について説明する。ドッキング装置Ｓ６上に着陸した飛行体２００の制御装置２０１は補給が完了したか否かを判定する（ステップＳＴ２６１）。例えば、制御装置２０１は、容器２５０の残量を検出する残量検出装置の出力に基づいて補給が完了したか否かを判定する。或いは、制御装置２０１は、ショベル１００が発信する情報に基づいて補給が完了したか否かを判定してもよい。
【０３２２】
補給が完了していないと判定した場合（ステップＳＴ２６１のＮＯ）、制御装置２０１は、以後のステップを実行することなくそのまま待機する。
【０３２３】
補給が完了したと判定した場合（ステップＳＴ２６１のＹＥＳ）、制御装置２０１は、補給が完了したことをショベル１００に知らせる（ステップＳＴ２６２）。例えば、制御装置２０１は、補給が完了したことを表す情報を送信装置２０２からショベル１００に向けて送信する。ショベル１００が発信した情報に基づいて補給が完了したと判定した場合、制御装置２０１は、補給が完了したことをショベル１００に知らせることなく、次のステップに移行する。ショベル１００は補給が完了したことを既に検知しているためである。
【０３２４】
その後、制御装置２０１は、飛行体２００を駐機場まで飛行させる（ステップＳＴ２６３）。
【０３２５】
次に図３１Ｂを参照し、ショベル１００における処理について説明する。ドッキング装置Ｓ６をドッキング可能状態に切り替えたショベル１００のコントローラ３０は、補給が完了したか否かを判定する（ステップＳＴ２７１）。例えば、コントローラ３０は、飛行体２００が発信する情報に基づいて補給が完了したか否かを判定する。或いは、コントローラ３０は、残量検出装置Ｓ５Ａの出力に基づいて補給が完了したか否かを判定してもよい。
【０３２６】
補給が完了していないと判定した場合（ステップＳＴ２７１のＮＯ）、コントローラ３０は、以後のステップを実行することなくそのまま待機する。
【０３２７】
補給が完了したと判定した場合（ステップＳＴ２７１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ドッキング装置Ｓ６をドッキング不可状態に切り替える（ステップＳＴ２７２）。例えば、コントローラ３０は、飛行体２００に搭載されているバッテリから無線給電装置２０６及び無線受電装置Ｓ７を通じて供給される電力によって電動アクチュエータを駆動して可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄを伸張させる。
【０３２８】
可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄが伸張すると、容器２５０は、可動台座部材６１Ａ〜６１Ｄによって持ち上げられ、図３０Ａ２に示すように、連結部２５１と連結部６２とが切り離されて容器２５０と燃料タンク１８との連通が遮断される。具体的には、流出阻止部２５１Ａが下降して円環部２５１Ｂに接触する。また、流入阻止部６２Ａが上昇して円環部６２Ｃに接触する。その結果、容器２５０から外部への流体の流出が阻止され、且つ、外部から燃料タンク１８への流体の流入が阻止される。流入阻止部６２Ａは電動ストッパによって上限位置で固定されてもよい。流出阻止部２５１Ａについても同様である。
【０３２９】
残量検出装置Ｓ５Ａの出力に基づいて補給が完了したと判定した場合、コントローラ３０は、補給が完了したことを飛行体２００に知らせる。例えば、コントローラ３０は、補給が完了したことを表す情報を送信装置Ｓ１から飛行体２００に向けて送信する。
【０３３０】
以上の構成により、ショベル１００は、飛行体２００を利用することで、燃料の補給をより効率的に受けることができる。飛行体２００から燃料の補給を受ける場合、ショベル１００は、燃料を補給するために作業現場から補給場所に移動する必要がない。そのため、災害復旧現場等のショベル１００の進入・退出が困難な作業現場でショベル１００を稼働させる場合、作業員が立ち入ることのできない現場にショベル１００を進入させてショベル１００を遠隔操作する場合等に特に有効である。
【０３３１】
また、ショベル１００は、飛行体２００を認証できた場合に限り、飛行体２００による燃料の補給が行われるようにする。具体的には、飛行体２００を認証できた場合に限り、ドッキング装置Ｓ６、電動ストッパ等を作動させて燃料の補給が行われるようにする。すなわち、手作業による燃料の補給を含め、認証できた飛行体２００以外による燃料の補給を制限する。そのため、不正燃料、粗悪燃料等が補給されてしまうのを防止できる。なお、ショベル１００による飛行体２００の片方向認証が行われた場合ではなく、飛行体２００によるショベル１００の認証を加えた双方向認証が行われた場合に飛行体２００による燃料の補給が行われるようにしてもよい。
【０３３２】
無線給電装置２０６及び無線受電装置Ｓ７の組み合わせを利用する場合、ショベル１００は、エンジン停止中に完全停止されてもよい。完全停止は、コントローラ３０等の電気負荷に対する電力供給を完全に遮断することを意味する。そのため、流体補給システムの機能の実現を可能にしながらもショベル１００のバッテリの過放電を防止できる。
【０３３３】
次に図３２を参照し、ドッキング装置Ｓ６の別の一例について説明する。図３２はドッキング装置Ｓ６の別の一例を示す図であり、図３０に対応する。図３２Ａ１及び図３２Ａ２はドッキング不可状態のドッキング装置Ｓ６を示し、図３２Ｂ１及び図３２Ｂ２はドッキング可能状態のドッキング装置Ｓ６を示す。図３２Ａ１及び図３２Ｂ１はドッキング装置Ｓ６の上面図であり、図３２Ａ２及び図３２Ｂ２はドッキング装置Ｓ６の断面図である。図３２Ａ２は図３２Ａ１の一点鎖線Ｌ３を含む鉛直面での断面図であり、図３２Ｂ２は図３２Ｂ１の一点鎖線Ｌ４を含む鉛直面での断面図である。
【０３３４】
図３２の例では、ドッキング装置Ｓ６は、台座６１を有しておらず、カバー６３を有する点で図３０の例と相違する。しかし、その他の点では図３０の例と共通である。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
【０３３５】
カバー６３は、容器受け入れ部６０を覆う自動開閉式カバーである。本実施例では、カバー６３は左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒを有する。左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒは電動アクチュエータによって開閉可能に構成される。図３２Ａ１及びＡ２のそれぞれにおける矢印ＡＲ２は左カバー６３Ｌの開き方向を示し、矢印ＡＲ３は右カバー６３Ｒの開き方向を示す。ドッキング装置Ｓ６がドッキング不可状態の場合、左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒは図３２Ａ２に示すように閉じ状態となり、ドッキング装置Ｓ６がドッキング可能状態の場合、左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒは図３２Ｂ２に示すように開き状態となる。閉じ状態の場合、左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒは連結部６２を外部から見えないように覆うことができる。
【０３３６】
コントローラ３０は、飛行体２００に搭載されているバッテリから無線給電装置２０６及び無線受電装置Ｓ７を通じて供給される電力によって電動アクチュエータを駆動して左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒを開閉させる。
【０３３７】
左カバー６３Ｌ及び右カバー６３Ｒが開くと、容器受け入れ部６０は容器２５０を受け入れ可能となり、図３２Ｂ２に示すように、連結部２５１と連結部６２とを連結させて容器２５０と燃料タンク１８とを連通させることができる。
【０３３８】
この構成により、図３２のドッキング装置Ｓ６を利用するショベル１００は、図３０のドッキング装置Ｓ６を利用する場合と同様の効果を実現できる。
【０３３９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０３４０】
例えば、上述の実施例では、飛行体２００は、燃料等の補給の要否を自動的に判定して自動的に離陸し、駐機場からショベル１００の上空まで自動的に飛行する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、飛行体２００は、リモートコントローラによって遠隔操作されてもよい。この場合、飛行体２００の操縦者は、駐機場からショベル１００の上空までの補給前の飛行、及び、ショベル１００の上空から駐機場までの補給後の飛行を遠隔操作で行ってもよい。
【０３４１】
また、上述の実施例では、ドッキング装置Ｓ６は、飛行体２００に搭載されているバッテリの電力で動作する。具体的には、飛行体２００に搭載されているバッテリから無線給電装置２０６及び無線受電装置Ｓ７を通じて供給される電力で動作する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、ドッキング装置Ｓ６は、ショベル１００に搭載されたバッテリの電力で動作してもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００のエンジン１１が停止中であっても飛行体２００との通信ができるように省電力モードで継続的或いは断続的に動作する構成であってもよい。また、この場合、無線給電装置２０６及び無線受電装置Ｓ７は省略されてもよい。或いは、ショベル１００に搭載された無線給電装置と飛行体２００に搭載された無線受電装置とを用い、ショベル１００に搭載されたバッテリで飛行体２００のバッテリが充電されるようにしてもよい。また、ショベル１００と飛行体２００との間の電力の授受は有線で行われてもよい。
【０３４２】
また、本願は、２０１６年１月２９日に出願した日本国特許出願２０１６−０１６６６４号に基づく優先権、２０１６年１月２９日に出願した日本国特許出願２０１６−０１６６６５号に基づく優先権、２０１６年２月５日に出願した日本国特許出願２０１６−０２１３２２号に基づく優先権、２０１６年３月１５日に出願した日本国特許出願２０１６−０５１５６６号に基づく優先権、及び、２０１６年３月３１日に出願した日本国特許出願２０１６−０７１６０９号に基づく優先権を主張するものであり、これらの日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０３４３】
１・・・下部走行体  １Ａ・・・左走行用油圧モータ  １Ｂ・・・右走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回用油圧モータ  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １１Ａ・・・排気ガス処理装置  １４・・・メインポンプ  １４ａ・・・レギュレータ  １５・・・パイロットポンプ  １５ａ・・・パイロット圧センサ  １６・・・高圧油圧ライン  １７・・・コントロールバルブ  １８・・・燃料タンク  １９・・・尿素水タンク  ２０・・・グリスタンク  ２５、２５ａ・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ３０・・・コントローラ  ４０・・・表示装置  ６０・・・容器受け入れ部  ６１・・・台座  ６１Ａ〜６１Ｄ・・・可動台座部材  ６２・・・連結部  ６２Ａ・・・流入阻止部  ６２Ｂ・・・中央ピン  ６２Ｃ・・・円環部  ６２Ｄ・・・円筒部  ６３・・・カバー  ７４・・・エンジン制御装置  １００、１００Ａ、１００Ｂ・・・ショベル  ２００・・・飛行体  ２０１・・・制御装置  ２０２・・・送信装置  ２０３・・・受信装置  ２０４・・・自律航行装置  ２０５・・・カメラ  ２０６・・・無線給電装置  ２５０・・・容器  ２５０ｔ・・・面取り部  ２５１・・・連結部  ２５１Ａ・・・流出阻止部  ２５１Ｂ・・・円環部  ２５１Ｃ・・・円筒部  ２５１Ｄ・・・孔  ３００・・・リモコン  ３０１・・・制御装置  ３０２・・・送信装置  ３０３・・・受信装置  ３０４・・・表示装置  ３０５・・・操作入力装置  ４００・・・ダンプトラック  Ｓ１・・・送信装置  Ｓ２・・・受信装置  Ｓ３・・・測位装置  Ｓ４・・・姿勢検出装置  Ｓ５・・・向き検出装置  Ｓ５Ａ・・・残量検出装置  Ｓ６、Ｓ６Ａ〜Ｓ６Ｃ・・・ドッキング装置  Ｓ７・・・無線受電装置
【図１】
2017131194.tif 000003
【図２】
2017131194.tif 000004
【図３】
2017131194.tif 000005
【図４Ａ】
2017131194.tif 000006
【図４Ｂ】
2017131194.tif 000007
【図５Ａ】
2017131194.tif 000008
【図５Ｂ】
2017131194.tif 000009
【図６Ａ１】
2017131194.tif 000010
【図６Ａ２】
2017131194.tif 000011
【図６Ｂ１】
2017131194.tif 000012
【図６Ｂ２】
2017131194.tif 000013
【図７Ａ】
2017131194.tif 000014
【図７Ｂ】
2017131194.tif 000015
【図８Ａ】
2017131194.tif 000016
【図８Ｂ】
2017131194.tif 000017
【図９】
2017131194.tif 000018
【図１０Ａ】
2017131194.tif 000019
【図１０Ｂ】
2017131194.tif 000020
【図１１】
2017131194.tif 000021
【図１２Ａ】
2017131194.tif 000022
【図１２Ｂ】
2017131194.tif 000023
【図１３】
2017131194.tif 000024
【図１４】
2017131194.tif 000025
【図１５Ａ１】
2017131194.tif 000026
【図１５Ａ２】
2017131194.tif 000027
【図１５Ｂ１】
2017131194.tif 000028
【図１５Ｂ２】
2017131194.tif 000029
【図１５Ｃ１】
2017131194.tif 000030
【図１５Ｃ２】
2017131194.tif 000031
【図１６Ａ】
2017131194.tif 000032
【図１６Ｂ】
2017131194.tif 000033
【図１７Ａ】
2017131194.tif 000034
【図１７Ｂ】
2017131194.tif 000035
【図１８Ａ】
2017131194.tif 000036
【図１８Ｂ】
2017131194.tif 000037
【図１９】
2017131194.tif 000038
【図２０Ａ】
2017131194.tif 000039
【図２０Ｂ１】
2017131194.tif 000040
【図２０Ｂ２】
2017131194.tif 000041
【図２１Ａ】
2017131194.tif 000042
【図２１Ｂ】
2017131194.tif 000043
【図２２Ａ】
2017131194.tif 000044
【図２２Ｂ】
2017131194.tif 000045
【図２２Ｃ】
2017131194.tif 000046
【図２３Ａ】
2017131194.tif 000047
【図２３Ｂ】
2017131194.tif 000048
【図２４Ａ】
2017131194.tif 000049
【図２４Ｂ】
2017131194.tif 000050
【図２５Ａ】
2017131194.tif 000051
【図２５Ｂ】
2017131194.tif 000052
【図２６】
2017131194.tif 000053
【図２７】
2017131194.tif 000054
【図２８Ａ】
2017131194.tif 000055
【図２８Ｂ】
2017131194.tif 000056
【図２９Ａ】
2017131194.tif 000057
【図２９Ｂ】
2017131194.tif 000058
【図３０Ａ１】
2017131194.tif 000059
【図３０Ａ２】
2017131194.tif 000060
【図３０Ｂ１】
2017131194.tif 000061
【図３０Ｂ２】
2017131194.tif 000062
【図３１Ａ】
2017131194.tif 000063
【図３１Ｂ】
2017131194.tif 000064
【図３２Ａ１】
2017131194.tif 000065
【図３２Ａ２】
2017131194.tif 000066
【図３２Ｂ１】
2017131194.tif 000067
【図３２Ｂ２】
2017131194.tif 000068
【国際調査報告】
2017131194.tif 000069
2017131194.tif 000070
2017131194.tif 000071
2017131194.tif 000072