(57)【要約】【課題】低コスト且つ簡単な制御により実施できると共に、オペレータが容易に操作支援の機能を利用できる旋回体の操作支援装置を提供する。【解決手段】カメラ２８の撮像画像に基づき油圧ショベル１の周辺に運搬車３１を認識すると、自車１を基準とした運搬車３１の位置関係を示す俯瞰画像を作成してディスプレイ２９に表示すると共に、運搬車３１のベッセル３１ａ上を目標旋回停止位置として定める。旋回操作レバー１８の操作による上部旋回体５の旋回に応じて、俯瞰画像中の油圧ショベル１と運搬車３１との位置関係を変化させる。目標旋回停止位置に向けて旋回操作レバー１８が操作されると、レバー操作の中止から上部旋回体５が停止するまでの制動角θを算出し、作業装置１０を基準として制動角θだけ目標旋回停止位置側に旋回停止予測位置のマーカー３２を表示し、その表示に基づきオペレータにレバー操作の中止タイミングを判断させる。【選択図】図４
2019060122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業装置を有する旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出部と、
前記旋回体の旋回により前記作業装置を到達させるべき目標旋回停止位置を認識する目標旋回停止位置認識部と、
旋回操作部材の操作に応じた前記旋回体の旋回中において、前記旋回操作部材に対する操作が中止されてから前記旋回体が停止するまでの旋回角度として制動角を算出する制動角算出部と、
前記目標旋回停止位置認識部により認識された目標旋回停止位置を前記旋回体と共に表示部に俯瞰画像として表示し、前記旋回角度検出部により検出された旋回角度に基づき前記俯瞰画像中の作業装置と目標旋回停止位置との位置関係を変化させると共に、前記制動角算出部により算出された制動角から予測した前記作業装置の旋回停止予測位置を前記俯瞰画像中に表示する俯瞰画像表示制御部と
を備えたことを特徴とする旋回体の操作支援装置。
【請求項２】
前記旋回体は油圧ショベルの上部旋回体であり、
前記目標旋回停止位置は、前記上部旋回体の作業装置のバケットにより掘削される掘削場所、または前記バケットから掘削物が放出される運搬車のベッセル上の少なくとも何れか一方である
ことを特徴とする請求項１に記載の旋回体の操作支援装置。
【請求項３】
前記目標旋回停止位置認識部は、前記旋回体の周辺を撮像する撮像部を備え、
前記撮像部により撮像された画像に基づき前記目標旋回停止位置を認識する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の旋回体の操作支援装置。
【請求項４】
前記俯瞰画像表示制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づき前記俯瞰画像を作成する
ことを特徴とする請求項３に記載の旋回体の操作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回体の操作支援装置に係り、詳しくは、旋回体の作業装置を目標旋回停止位置に正確に到達させるために旋回操作を支援する操作支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の旋回体として、例えば油圧ショベルに備えられた上部旋回体を挙げることができる。上部旋回体は、クローラを備えた下部走行体上に旋回可能に設けられ、その前部には、例えばブーム、アーム及びバケットからなる作業装置が設けられている。
油圧ショベルは、地面の土砂、砂利、鉱石等の掘削物（以下、代表として土砂と称する）をバケットで掘削し、ダンプトラック等の運搬車のベッセル上にバケットから放土する掘削・放土作業を行う。例えば、掘削場所で作業装置のバケットにより地面の土砂を掘削し、上部旋回体の旋回によりバケットを運搬車のベッセル上に到達させて放土し、再び上部旋回体の逆方向の旋回によりバケットを掘削場所に戻す。以上の動作を繰り返して行い、運搬車のベッセルに順次土砂を積み込んでいく。
【０００３】
上部旋回体は旋回操作レバーの操作に応じた旋回用の油圧モータの駆動により旋回し、油圧回路上において油圧モータには旋回リリーフ弁が並列接続されている。レバー操作の中止により油圧モータの駆動が中止されても、上部旋回体は作業装置を含めた自己の慣性モーメントにより直ちに停止することなく旋回を継続する。このとき、旋回リリーフ弁を経由して油圧モータの下流側から上流側へと作動油を流通させる回路が形成されて、下流側の油路の圧力上昇が抑制されると共に、上部旋回体の運動エネルギが消費されて旋回ブレーキとして機能する。
【０００４】
しかし、レバー操作の中止から上部旋回体が停止するまでには旋回角度として大きな制動角が必要であり、その制動角は、作業装置の姿勢やバケット内の土砂の重量、上部旋回体の旋回速度、油圧ショベルの傾斜角度等の諸要件に応じて常に変化する。このため油圧ショベルに搭乗したオペレータは、これらの諸要件を考慮した上で旋回中の上部旋回体が停止する位置（以下、旋回停止予測位置と称する）を予測し、旋回停止予測位置がバケットの目標旋回停止位置（掘削場所や運搬車のベッセル上）と一致したタイミングでレバー操作を中止している。
【０００５】
レバー操作の中止タイミングが不適切な場合には、停止後にバケット位置の再調整が必要になり、また、再調整を避けるために上部旋回体の旋回速度を低下させると、目標旋回停止位置への到達が遅れる。掘削・放土作業が同一動作の繰り返しであるが故に、何れも作業効率を大きく低下させる要因になり、オペレータには高い技量が要求されることになる。
【０００６】
その対策として、特許文献１に記載の油圧ショベルが提案されており、油圧モータに並列接続されている旋回リリーフ弁を可変式としている。そして、掘削・放土作業での上部旋回体の旋回中には、作業装置を含めた上部旋回体の慣性モーメントを算出すると共に旋回速度を検出し、レバー操作が中止されたときに旋回リリーフ弁の設定圧を制御することにより、設定した目標旋回停止位置で上部旋回体の旋回を自動的に停止させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平０４−１８１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の油圧ショベルは可変式の旋回リリーフ弁の採用により製造コストの面で不利な上に、その設定圧の制御を含めて自動停止のために全体として複雑な制御を要するという問題がある。
【０００９】
また、掘削・放土作業においてバケットを到達させるべき目標旋回停止位置は、例えば掘削の進行状況や運搬車のベッセル内での放土状況等に応じて頻繁に変化する。このため特許文献１では、その都度目標旋回停止位置を設定し直す必要が生じるが、このような設定操作を掘削・放土作業中に実施することは実質的に困難なため、操作支援に役立つとは言い難かった。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低コスト且つ簡単な制御により実施できると共に、オペレータが容易に操作支援の機能を利用することができる旋回体の操作支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の旋回体の操作支援装置は、作業装置を有する旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出部と、前記旋回体の旋回により前記作業装置を到達させるべき目標旋回停止位置を認識する目標旋回停止位置認識部と、旋回操作部材の操作に応じた前記旋回体の旋回中において、前記旋回操作部材に対する操作が中止されてから前記旋回体が停止するまでの旋回角度として制動角を算出する制動角算出部と、前記目標旋回停止位置認識部により認識された目標旋回停止位置を前記旋回体と共に表示部に俯瞰画像として表示し、前記旋回角度検出部により検出された旋回角度に基づき前記俯瞰画像中の作業装置と目標旋回停止位置との位置関係を変化させると共に、前記制動角算出部により算出された制動角から予測した前記作業装置の旋回停止予測位置を前記俯瞰画像中に表示する俯瞰画像表示制御部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の旋回体の操作支援装置によれば、低コスト且つ簡単な制御により実施できると共に、オペレータが容易に操作支援の機能を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】旋回用油圧モータを駆動するための油圧回路を示す図である。
【図３】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態におけるバケットを掘削場所に位置させたときの俯瞰画像を示す説明図である。
【図５】第１実施形態における旋回停止予測位置のマーカーが目標旋回停止位置であるベッセル上と一致したときの俯瞰画像を示す説明図である。
【図６】第２実施形態における旋回停止予測位置のマーカーが目標旋回停止位置である掘削場所と一致したときの俯瞰画像を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を鉱山等で稼働する超大型油圧ショベルの操作支援装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。
【００１５】
油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には旋回装置４を介して上部旋回体５が設けられ、後述する旋回用油圧モータ１５（図２に示す）を駆動源とした旋回装置４により上部旋回体５が旋回する。上部旋回体５の旋回フレーム６上の前部にはオペレータが搭乗する運転室７が設けられ、運転室７の後側には建屋８が設けられ、建屋８の後部にはカウンタウエイト９が固定されている。
【００１６】
上部旋回体５の運転室７の右側には掘削用の作業装置１０が前方に向けて取り付けられ、作業装置１０はブーム１１、アーム１２及びバケット１３から構成されている。ブーム１１はブームシリンダ１１ａにより角度変更され、アーム１２はアームシリンダ１２ａにより角度変更され、バケット１３はバケットシリンダ１３ａにより角度変更される。
【００１７】
図示はしないが建屋８内にはエンジンが搭載されており、エンジンの駆動により油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けて、上記した走行用及び旋回用油圧モータ１５や作業装置１０の各シリンダ１１ａ〜１３ａ等が作動する。運転室７に設けられた各種操作機器がオペレータに操作されると、図示しない油圧回路により作動油の流れ方向が切り換えられ、それに応じて各アクチュエータが作動して油圧ショベル１が稼働する。
【００１８】
図２は旋回用油圧モータ１５を駆動するための油圧回路を示す図である。
旋回用油圧モータ１５は一対の油路１６ａ，１６ｂを介してコントロール弁１７に接続され、コントロール弁１７は上記した油圧ポンプに接続されている。コントロール弁１７は操作機器の一つである旋回操作レバー１８（本発明の旋回操作部材に相当）の操作により切り換えられ、それに応じて油圧ポンプから旋回用油圧モータ１５への作動油の供給方向が逆転し、供給方向に対応して旋回用油圧モータ１５の駆動により上部旋回体５が旋回する。旋回用油圧モータ１５の一対の油路１６ａ，１６ｂの間には、旋回用油圧モータ１５に対して並列接続となるように一対の旋回リリーフ弁１９ａ，１９ｂが介装されており、両リリーフ弁１９ａ，１９ｂは互いに逆側の油路１６ａ，１６ｂの圧力上昇で開弁されるようになっている。
【００１９】
上部旋回体５を旋回させるための旋回操作レバー１８の操作が中止されて中立位置に復帰すると、油圧ポンプからの作動油が遮断されて旋回用油圧モータ１５の駆動が中止されるが、上部旋回体５は作業装置１０を含めた自己の慣性モーメントにより直ちに停止することなく旋回を継続する。このため、例えば一方の旋回リリーフ弁１９ａを経由して、旋回用油圧モータ１５の下流側に相当する油路１６ａから上流側に相当する油路１６ｂへと作動油を流通させる回路が形成される。これにより下流側の油路１６ａの圧力上昇が抑制されると共に、上部旋回体５の運動エネルギが消費されて旋回ブレーキとして機能する。
【００２０】
次に、油圧ショベル１の旋回動作の表示を司るコントローラの構成を図３のブロック図に基づき説明する。
コントローラ２１は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。
【００２１】
コントローラ２１の入力側には、上記した旋回操作レバー１８が接続されると共に、作業装置１０の旋回フレーム６と作業装置１０のブーム１１との間の角度を検出するフレーム・ブーム角度センサ２２、ブーム１１とアーム１２との間の角度を検出するブーム・アーム角度センサ２３、アーム１２とバケット１３との間の角度を検出するアーム・バケット角度センサ２４、ブームシリンダ１１ａの圧力を検出するブームシリンダ圧力センサ２５、油圧ショベル１の傾斜角度を検出する車体傾斜角度センサ２６、上部旋回体５の旋回角度を検出するジャイロセンサ２７（本発明の旋回角度検出部に相当）、及び油圧ショベル１の周辺を撮像するために上部旋回体５に設置された計４台のカメラ２８（本発明の撮像部、目標旋回停止位置認識部に相当）等の各種センサ類が接続されている。
またコントローラ２１の出力側には、運転室７に設けられた後述する俯瞰画像を表示するためのディスプレイ２９（本発明の表示部に相当）等のデバイス類が接続されている。
【００２２】
ところで、油圧ショベル１は地面の土砂等（本発明の掘削物に相当）をバケット１３で掘削し、ダンプトラック等の運搬車のベッセル上にバケット１３から放土する掘削・放土作業を行う。そして、旋回中の上部旋回体５を停止させるべく旋回操作レバー１８の操作を中止しても、上記のように上部旋回体５は慣性モーメントにより直ちに停止せず、停止までに大きな旋回角度（以下、制動角と称する）が必要となる上に、その制動角は、作業装置１０の姿勢等の諸要件に応じて常に変化する。このため、バケット１３を目標旋回停止位置（掘削場所や運搬車のベッセル上）に正確に到達させるにはオペレータに高い技量が要求される。
【００２３】
特許文献１の技術では、可変式の旋回リリーフ弁の設定圧を制御することにより、設定した目標旋回停止位置で上部旋回体５の旋回を自動的に停止させている。しかし、可変式の旋回リリーフ弁に起因するコスト高騰及び制御の複雑化を生じ、さらに、頻繁に変化する目標旋回停止位置をその都度設定し直すことは実質的に困難であるという問題がある。
【００２４】
このような不具合を鑑みて本発明者は、レバー操作の中止タイミングを決定する際のオペレータの判断過程に着目した。即ち、このときのオペレータは、旋回中の上部旋回体５が停止する旋回停止予測位置を予測し、この旋回停止予測位置がバケット１３の目標旋回停止位置と一致したタイミングでレバー操作を中止している。旋回停止予測位置を予測するには、上部旋回体５の慣性モーメントに影響する作業装置１０の姿勢等の諸要件を洩れなく考慮する必要があり、この点がオペレータに高い技量が要求される要因である。
従って、オペレータが予め旋回停止予測位置さえ認識できれば、目標旋回停止位置との相対的な位置関係に基づきレバー操作の中止タイミングを判別することはそれ程困難ではない。
【００２５】
以上の観点に基づき、作業装置１０の姿勢等の諸要件に基づく旋回停止予測位置の予測についてはコントローラ２１で演算処理し、得られた旋回停止予測位置と目標旋回停止位置との相対的な位置関係をディスプレイ２９上に表示することで、オペレータにレバー操作の中止タイミングを判断させるようにしたものが本発明の操作支援装置である。
以下、コントローラ２１により実行される操作支援の処理について第１及び第２実施形態として説明する。
【００２６】
［第１実施形態］
本実施形態は、バケット１３を到達させるべき目標旋回停止位置としてダンプトラック等の運搬車のベッセル上を設定し、掘削・放土作業では、この目標旋回停止位置にバケット１３を到達させる際に上部旋回体５の旋回停止予測位置を予測・表示する操作支援を実施する。
【００２７】
掘削・放土作業に先立ち、コントローラ２１の目標旋回停止位置認識部２１ａは、各カメラ２８により撮像された画像中に運搬車が存在するか否かを所定周期で判定し、判定結果を俯瞰画像表示制御部２１ｂに入力する。これと並行してコントローラ２１の俯瞰画像表示制御部２１ｂは、各カメラ２８により撮像された画像に基づき、油圧ショベル１（以下、自車と称する場合もある）を中心とした周辺領域の俯瞰画像を作成すると共に、所定周期で俯瞰画像を更新する。
【００２８】
土砂の運搬のために自車１に運搬車が接近して作業装置１０のバケット１３が届く領域内で停止すると、目標旋回停止位置認識部２１ａは運搬車の存在、及び自車１を基準とした運搬車の位置及び姿勢を認識し、運搬車のベッセル上を目標旋回停止位置として定める。その判定結果に基づき俯瞰画像表示制御部２１ｂは、俯瞰画像中に自車１と共に運搬車を表示する。
【００２９】
図４はバケット１３を掘削場所に位置させたときの俯瞰画像を示す説明図、図５は旋回停止予測位置のマーカーが目標旋回停止位置であるベッセル上と一致したときの俯瞰画像を示す説明図であり、図４に示す状態では運搬車３１が油圧ショベル１の右側方に停止している。
【００３０】
掘削・放土作業時の油圧ショベル１は、まず、図４に示す掘削場所で作業装置１０のバケット１３により地面の土砂を掘削し、その後に上部旋回体５を時計回りに旋回させる。バケット１３が目標旋回停止位置である運搬車３１のベッセル３１ａ上に到達すると放土し、その後に再び上部旋回体５を逆方向に旋回させてバケット１３を掘削場所に戻す。以上の動作を繰り返して行い、土砂を順次掘削して運搬車３１のベッセル３１ａに積み込んでいく。
【００３１】
掘削場所から目標旋回停止位置までバケット１３を移動させる過程において、旋回操作レバー１８の操作を中止してから上部旋回体５が停止するまでの制動角θ（図４，５に示す）は常に変化し、現在の上部旋回体５の旋回位置を基準として制動角θから予測される旋回停止予測位置も常に変化する。
制動角θに影響を及ぼす諸要因としては、作業装置１０を含めた上部旋回体５全体の慣性モーメント、上部旋回体５の旋回速度、油圧ショベル１の傾斜角度、旋回ブレーキとして機能する旋回リリーフ弁１９ａ，１９ｂの特性が挙げられる。旋回リリーフ弁１９ａ，１９ｂの特性は予め特定できるが、それ以外の要因は旋回中に常に変化する。
【００３２】
例えば慣性モーメントに関して述べると、旋回開始時のバケット１３は掘削場所である地表高さにあり、これに対して目標位置はより高い運搬車３１のベッセル３１ａ上のため、時計回りの旋回と並行して作業装置１０はバケット１３を上方に位置変位させるように姿勢を変化させる。また、上部旋回体５の旋回中心Ｃを基準とした掘削場所と目標旋回停止位置との半径方向の距離が相違する場合には、それに応じて半径方向のバケット１３の位置調整のために作業装置１０の姿勢が変化する。
【００３３】
作業装置１０の姿勢が変化すると、旋回中心Ｃを基準としたブーム１１、アーム１２、バケット１３及びバケット１３内の土砂のそれぞれの重心位置も変化する。それぞれの重心位置の変化により旋回中の作業装置１０の慣性モーメントが増減するため、旋回停止までに要する制動角θも増減する。
【００３４】
また上部旋回体５の旋回速度に関しては、旋回開始から次第に増加するため、それに応じて旋回停止までに要する制動角θも増加する。
また油圧ショベル１の傾斜角度に関しては、旋回中に傾斜角自体は変化しないが、傾斜角に起因して上部旋回体５の旋回角度と共に作業装置１０に作用する重力の方向が変化するため、その影響を受けて旋回停止までに要する制動角θが増減する。
【００３５】
以上のような制動角θに影響を及ぼす諸要件を反映させつつ、コントローラ２１の制動角算出部２１ｃは制動角θを算出し、算出結果を俯瞰画像表示制御部２１ｂに入力する。制動角算出部２１ｃの処理内容は種々の特許公報に開示されているため、ここでは概略のみを説明する。
【００３６】
まず、各角度センサ２２〜２４からの検出情報に基づきブーム１１、アーム１２、バケット１３の姿勢を推定し、それらの姿勢から上部旋回体５の旋回中心Ｃを基準としたブーム１１、アーム１２、バケット１３の重心位置を算出する。予めコントローラ２１の記憶装置には、旋回中心Ｃを基準としたバケット１３の重心位置毎に、ブームシリンダ１１ａの圧力とバケット１３内の土砂の重量との関係が記憶されている。記憶情報の中から現在のバケット１３の重心位置に対応するシリンダ圧力と土砂重量との関係を選択し、その関係に基づき、ブームシリンダ圧力センサ２５により検出された現在のシリンダ圧力と対応する土砂重量を求める。
【００３７】
算出したブーム１１、アーム１２、バケット１３の重心位置及びバケット１３内の土砂重量と、予めコントローラ２１の記憶装置に保存されているブーム１１、アーム１２、バケット１３の重量とに基づき、作業装置１０全体の慣性モーメントを算出する。求めた作業装置１０の慣性モーメントに対し、予めコントローラ２１に記憶されている上部旋回体５の慣性モーメントを加算して、作業装置１０を含めた上部旋回体５全体の慣性モーメントを算出する。
【００３８】
そして、算出した慣性モーメント、ジャイロセンサ２７により検出された上部旋回体５の旋回速度、及び旋回ブレーキとして機能する旋回リリーフ弁１９ａ，１９ｂの特性に基づき、平地（傾斜角=0）での旋回停止までの制動角θを算出する。油圧ショベル１が傾斜地に位置している場合には、車体傾斜角度センサ２６により検出された傾斜角度と現在の上部旋回体５の旋回位置とから、作業装置１０に対する重力の作用方向を特定可能であり、これらの情報に基づき傾斜角度を反映した制動角θに補正する。
以上の算出処理は、掘削場所から目標旋回停止位置までバケット１３を移動させるための旋回操作レバー１８の操作中に所定周期で繰り返し実行され、逐次新たな制動角θに更新される。
【００３９】
一方、旋回操作レバー１８の操作により上部旋回体５と共に作業装置１０が何れかの方向に旋回を開始すると、その旋回位置に応じてコントローラ２１の俯瞰画像表示制御部２１ｂは、俯瞰画像中の油圧ショベル１と運搬車３１との位置関係をリアルタイムで変化させる。図４，５に示すように、本実施形態では油圧ショベル１を固定し、上部旋回体５の旋回中心Ｃを中心とした円弧状の軌跡を辿って運搬車３１が移動するように表示している。但し、表示形態はこれに限ることはなく、例えば実際の動作に準じて運搬車３１を固定し、油圧ショベル１を旋回させてもよい。
【００４０】
加えてコントローラ２１の俯瞰画像表示制御部２１ｂは、目標旋回停止位置への旋回方向に旋回操作レバー１８が操作された場合には、図４に示すように、俯瞰画像中の作業装置１０を基準として、制動角算出部２１ｃから入力された制動角θだけ目標旋回停止位置側（旋回方向側）を旋回停止予測位置として予測し、この旋回停止予測位置を示すマーカー３２を俯瞰画像中に表示する。本実施形態では、オペレータがマーカー３２から作業装置１０をイメージし易いように、上部旋回体５の旋回中心Ｃから半径方向に延びる棒状のマーカー３２を表示している。但し、これに限るものではなくマーカー３２の表示は任意に変更可能である。
【００４１】
俯瞰画像中の油圧ショベル１と運搬車３１との位置関係と同じく、旋回停止予測位置を示すマーカー３２も制動角θの更新に応じてリアルタイムで変化するように表示される。このため旋回操作レバー１８を操作しているオペレータは、俯瞰画像中の油圧ショベル１と運搬車３１との位置関係から作業装置１０の旋回状況を認識できるだけでなく、作業装置１０の旋回方向側に表示されるマーカー３２に基づき、旋回停止予測位置と目標旋回停止位置（ベッセル３１ａ上）との相対的な位置関係も直感的に認識できる。
【００４２】
そして、図５に示すように、旋回停止予測位置のマーカー３２が目標旋回停止位置に一致したときに、作業装置１０と目標旋回停止位置との間には制動角θに相当する旋回距離が残されているため、その時点でレバー操作を中止すれば、目標旋回停止位置で作業装置１０が停止してベッセル３１ａ上にバケット１３が正確に到達する。
【００４３】
以上のように本実施形態の油圧ショベル１の操作支援装置によれば、作業装置１０の姿勢等の諸要件に基づく旋回停止予測位置をコントローラ２１の演算処理により予測し、得られた旋回停止予測位置を示すマーカー３２と目標旋回停止位置（ベッセル３１ａ）との位置関係をディスプレイ２９上に表示することで、オペレータにレバー操作の中止タイミングを判断させている。
【００４４】
このためオペレータは、マーカー３２に基づき旋回停止予測位置と目標旋回停止位置との相対的な位置関係をリアルタイムで直感的に認識でき、的確なタイミングでレバー操作を中止して目標旋回停止位置である運搬車３１のベッセル３１ａ上にバケット１３を正確に到達させることができる。
【００４５】
従って、レバー操作の中止タイミングが不適切な場合の停止後のバケット位置の再調整が不要になる。また、再調整を避けるために上部旋回体５の旋回速度を低下させる必要がないため、最大速度で上部旋回体５を旋回させてバケット１３を迅速に目標旋回停止位置に到達させることができる。結果として、これらの要因により掘削・放土作業の効率を大幅に向上することができる。
【００４６】
また、オペレータはディスプレイ２９上の表示に基づきレバー操作の中止タイミングを判断するだけであり、例えば特許文献１のような目標旋回停止位置の設定を要さない。必然的に、目標旋回停止位置が頻繁に変化しても、その都度目標旋回停止位置を設定し直す必要がないことから、オペレータが容易に操作支援の機能を利用することができる。
【００４７】
本実施形態の操作支援装置を別の視点から表現すると、レバー操作の中止タイミングを決定する際のオペレータの一連の判断過程において、技量の低いオペレータには困難な旋回停止予測位置の予測についてはコントローラ２１により演算し、判断に柔軟性が要求されるレバー操作の中止タイミングについてはオペレータの判断に任せている。
【００４８】
このためコントローラ２１の演算処理により、高い技量を有するオペレータと同等以上の予測精度を実現でき、常に正確に旋回停止予測位置のマーカー３２を表示することができる。また、例えばベッセル３１ａ上での放土位置を微調整したい場合、オペレータは、特許文献１のように目標旋回停止位置を設定し直すことなく、俯瞰画像で旋回停止予測位置のマーカー３２と目標旋回停止位置との位置関係を確認しつつ、レバー操作の中止タイミングを僅かにずらすだけで簡単に微調整できる。
【００４９】
結果として本実施形態によれば、コントローラ２１とオペレータとの互いの長所を組み合わせて、目標旋回停止位置へのバケット１３の正確な到達とベッセル３１ａ上での放土位置の簡単な微調整とを共に達成することができる。
【００５０】
一方、本実施形態では特許文献１のように可変式の旋回リリーフ弁を採用することなく、固定設定圧の一般的な旋回リリーフ弁１９ａ，１９ｂを使用しており、必然的にコントローラ２１には、旋回リリーフ弁の設定圧の制御機能や上部旋回体５の自動停止機能等は要求されない。結果として本実施形態の油圧ショベル１は、操作支援機能を備えない従来からの油圧ショベル１に対してディスプレイ２９を追加し（既存の場合は不要）、そのコントローラ２１に制動角θの算出機能及び俯瞰画像の作成・表示機能を付加するだけの簡単な仕様変更により、極めて安価なコストで実施することができる。
【００５１】
ところで本実施形態では、カメラ２８の撮像画像に基づき自車１を基準とした運搬車３１の位置及び姿勢を認識すると共に、撮像画像に基づき俯瞰画像を作成して自車１と共に運搬車３１を表示したが、本発明はこれに限るものではない。
【００５２】
例えば、本実施形態のような鉱山等で稼働する超大型油圧ショベル１では、鉱山内の作業車両の運行を管理する管制局からの無線指令により掘削場所が設定されると共に、作業現場で掘削すべき掘削場所を特定するために一対のGPS受信機を搭載している。そして、設定された掘削場所に関する位置情報とGPS情報から認識した自車１の位置及び姿勢とに基づき、所期の掘削場所を特定して掘削・放土作業を実施している。
【００５３】
同様に鉱山等で稼働する超大型の運搬車３１では、コントローラ２１の記憶装置に予め作業現場の走行経路に関する経路情報が記憶され、その走行経路を辿って自律走行するために一対のGPS受信機を搭載している。このため、油圧ショベル１のコントローラ２１は、自車１に搭載されているGPS受信機の情報に基づき自車１の位置及び姿勢を認識可能であると共に、運搬車３１から提供されるGPS情報に基づき運搬車３１の位置及び姿勢を認識可能である。
【００５４】
そこで、予め自車１と運搬車３１とを表示した俯瞰画像を作成しておき、GPS情報に基づき自車１を基準とした運搬車３１の位置及び姿勢をコントローラ２１の目標旋回停止位置認識部２１ａに認識させ、その認識結果に基づき、俯瞰画像表示制御部２１ｂに俯瞰画像中の自車１と運搬車３１との位置関係を変化させるようにしてもよい。この場合には４台のカメラ２８を省略できると共に、撮像画像から俯瞰画像を作成・表示する機能がコントローラ２１に要求されなくなるため、さらなるコスト低減を達成することができる。
【００５５】
［第２実施形態］
第１実施形態では目標旋回停止位置として運搬車３１のベッセル３１ａ上を設定したが、本実施形態では、それに加えて目標旋回停止位置として掘削場所を設定した点に特徴があり、その他の構成は第１実施形態と同一である。よって、重複する箇所の説明は省略し、相違点を重点的に述べる。
【００５６】
図６は旋回停止予測位置のマーカー３２が目標旋回停止位置である掘削場所と一致したときの俯瞰画像を示す説明図である。
第１実施形態で述べたように、掘削場所は管制局からの無線指令により設定されており、GPS情報から自車１の位置及び姿勢を認識できるため、これらの情報に基づき自車１を基準とした掘削場所４１の位置関係を特定できる。
【００５７】
そこで、コントローラ２１の目標旋回停止位置認識部２１ａは、ベッセル３１ａ上の目標旋回停止位置と同じく掘削場所４１上を別の目標旋回停止位置として定め、俯瞰画像表示制御部２１ｂは、図６に示すようにディスプレイ２９上の俯瞰画像中に自車１及び運搬車３１と共に掘削場所４１を表示する。そして、何れの旋回方向への旋回操作レバー１８の操作中においても、第１実施形態で述べた算出処理により制動角算出部２１ｃが制動角θを算出し、その制動角θから予測した旋回停止予測位置のマーカー３２を俯瞰画像表示制御部２１ｂが俯瞰画像中に表示する。
【００５８】
従って重複する説明はしないが、第１実施形態と同様の作用効果を達成できると共に、オペレータは、ベッセル３１ａ上へのバケット１３の移動時のみならず、掘削場所４１へのバケット１３の移動時においても、マーカー３２に基づき旋回停止予測位置と目標旋回停止位置との相対的な位置関係をリアルタイムで直感的に認識できる。このため図６に示すように、旋回停止予測位置のマーカー３２が目標旋回停止位置（掘削場所４１）に一致した的確なタイミングでレバー操作を中止でき、これによりバケット１３を正確に掘削場所４１に到達させることができる。よって、第１実施形態よりもさらに掘削・放土作業の効率を向上することができる。
【００５９】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、鉱山等で稼働する超大型油圧ショベル１に具体化したが、これに限るものではない。例えば、通常の道路工事等に使用される油圧ショベルに適用してもよいし、ブームを旋回させる機能を備えたクレーン装置に適用してもよい。クレーン装置の場合には、ブームを旋回可能に支持する旋回体が本発明の旋回体に相当し、ブームが本発明の作業装置に相当する。
【００６０】
また上記第１実施形態では、目標旋回停止位置として運搬車３１のベッセル３１ａ上を設定し、第２実施形態では、目標旋回停止位置としてベッセル３１ａ上及び掘削場所４１をそれぞれ設定したが、これに限るものではなく、例えば目標旋回停止位置として掘削場所４１のみを設定してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  油圧ショベル
５  上部旋回体（旋回体）
１０  作業装置
１３  バケット
１８  旋回操作レバー（旋回操作部材）
２１  コントローラ
（制動角算出部、目標旋回停止位置認識部、俯瞰画像表示制御部）
２７  ジャイロセンサ（旋回角度検出部）
２８  カメラ（撮像部、目標旋回停止位置認識部）
２９  ディスプレイ（表示部）
３１  運搬車
３１ａ  ベッセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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