(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械と、
前記作業機械から前記作業機械の周囲に位置する移動体までの水平距離および垂直距離に基づいて前記作業機械が前記移動体に注意を要する度合いを示す注意値を算出するように構成された制御装置と、
前記制御装置で算出された前記注意値に応じた警告を発する報知装置とを備え、
前記制御装置は、前記水平距離の減少に応じて前記注意値を増加し、前記垂直距離の増加に応じて前記注意値を増加させることを特徴とする作業機械の周囲監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械の周囲監視システムにおいて、
前記移動体は、他の作業機械であり、
前記制御装置は、前記作業機械の周囲の土質データ、前記他の作業機械の周囲の土質データ、前記作業機械と前記他の作業機械の間における地表の形状データ、前記作業機械の作業状態データ、および前記他の作業機械の作業状態データの少なくとも１つに応じて前記注意値を補正することを特徴とする作業機械の周囲監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械の周囲監視システムにおいて、
前記報知装置から発せられる前記警告が、前記作業機械と前記他の作業機械の上下位置関係データ、前記作業機械の周囲の土質データ、前記他の作業機械の周囲の土質データ、前記作業機械と前記他の作業機械の間における地表の形状データ、前記作業機械の作業状態データ、および前記他の作業機械の作業状態データの少なくとも１つに応じて変更されることを特徴とする作業機械の周囲監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械と移動体の、接触及び接近を防止するための周囲監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械とその周囲の移動体（例えば、他の作業機械、工事用車両、人等）の接触を防止する技術として作業機械の周囲監視システムがある。例えば特開２００８−３０３６４８号公報では作業機械と工事用車両の絶対座標を取得することにより、該作業機械や該工事用車両の近接度合いを算出し、その度合いに応じて警報を発するシステムが考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０３６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、作業機械と工事用車両の絶対座標を取得して両者の距離を算出しつつも、当該距離を両者の水平面上での作業半径と比較して近接度合いを算出し警報を発している。つまり、両者の水平方向の近接度合いに基づく警報を発生しているが、垂直方向の近接度合いに基づく警報は考慮されていない。しかしながら、機械同士の水平方向における近接度合いが同一でも、垂直方向における近接度合いによって報知の必要性の程度は大きく変化し得る。そのため、両者の位置的関係に即したより精度の高い報知を行うためには水平方向と垂直方向の双方を考慮する必要がある。
【０００５】
例えば、崖の上側と下側とで作業機械による作業が同時に行われる場合は、上側の作業機械による作業が行われていない場合に比べ、上側の作業機械の作業に起因して崖上から落下した物体に下側の作業機械が接触する、いわば落下物を介した間接的な接触の可能性が高まる。また高低差のある場合は高低差のない場合に比べ、一方の作業機械のオペレータの視界に他方の作業機械が入らない可能性が高くなるため、相手の存在に気付かないまま接近したり作業を継続したりする可能性も高くなる。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、作業機械と他の移動体の位置に高低差のある環境下においても、当該作業機械と当該移動体の接触や接近を適切に監視できる作業機械の周囲監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、作業機械の周囲監視システムにおいて、作業機械と、前記作業機械から前記作業機械の周囲に位置する移動体までの水平距離および垂直距離に基づいて前記作業機械が前記移動体に注意を要する度合いを示す注意値を算出するように構成された制御装置と、前記制御装置で算出された前記注意値に応じた警告を発する報知装置とを備え、前記制御装置は、前記水平距離の減少に応じて前記注意値を増加し、前記垂直距離の増加に応じて前記注意値を増加させるものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高低差のある環境下で作業機械が使用される場合において、当該作業機械と他の移動体との水平方向の距離及び垂直方向の距離を考慮した注意情報が提示されるので、より精度の高い警告が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る周囲監視システムが適用される油圧ショベルの外観図。
【図２】本発明の実施の形態に係る周囲監視システムのシステム構成の一例を示すブロック図。
【図３】自機１と対象移動体１０１との接近時に監視コントローラ４０で実行される第１のフローチャート。
【図４】注意値の演算テーブルの一例を示した表。
【図５】高低差のある配置になっている２台の作業機械１，１０１を地面に対し平行な視点から示した図。
【図６】高低差のある配置になっている２台の作業機械１，１０１を地面に対し平行な視点から示した図。
【図７】高低差のある配置になっている２台の作業機械１，１０１を地面に対し平行な視点から示した図。
【図８】表示装置５０から発せられる警告を垂直距離及び水平距離から判定するグラフを示した図。
【図９】自機１と対象移動体１０１との接近時に監視コントローラ４０で実行される第２のフローチャートの一部を示した図。
【図１０】自機１と対象移動体１０１との接近時に監視コントローラ４０で実行される第３のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明による作業機械の周囲監視システムの実施の形態について説明する。
【００１１】
＜車体の構成＞
図１は、本実施の形態に係る周囲監視システムが適用される作業機械の一例である油圧ショベルの外観図である。作業機械（油圧ショベル）１は、それぞれ垂直方向に回動するブーム１ａ、アーム１ｂおよびバケット１ｃからなる多関節型のフロント作業部１Ａを作業装置として備える。さらに、作業機械１は上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体１Ｂを備える。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃはブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃによりそれぞれ駆動される。
【００１２】
フロント作業部１Ａにおいて、ブーム１ａは、基端が上部旋回体１ｄの前部に回動可能に支持され、先端にアーム１ｂの一端が回動可能に支持されている。アーム１ｂの他端には、バケット１ｃが回動可能に支持されている。ブーム１ａは、ブームシリンダ３ａによって垂直方向に回動するように駆動される。アーム１ｂは、アームシリンダ３ｂによって垂直方向に回動するように駆動される。バケット１ｃは、バケットシリンダ３ｃによって垂直方向に回動するように駆動される。
【００１３】
車体１Ｂにおいて、操作室１ｆを有する上部旋回体１ｄは、下部走行体１ｅに対して旋回可能に取り付けられている。旋回モータ３ｄ（図２を参照）が駆動されると、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回する。下部走行体１ｅは、左右一対の走行モータ３ｅ，３ｆ（３ｆは図２参照）により駆動される。下部走行体１ｅおよび走行モータ３ｅは、車体１Ｂの反対側にも設けられており、この一対の走行モータ３ｅ，３ｆは、それぞれ独立して駆動される。一対の走行モータ３ｅ，３ｆが同時にあるいは独立して駆動されることにより、作業機械１は前進あるいは後進走行し、また、走行方向を変更することができる。
【００１４】
操作室１ｆ内には、監視コントローラ４０（図２参照）で算出される注意値に応じた警告を発する報知装置（注意情報報知部）である表示装置５０（図２参照）が搭載されている。表示装置５０は、注意値に応じた警告を示す文字、図形等をディスプレイ上に表示・点灯するタイプの報知装置である。なお、表示装置５０に代えて又は加えて、警告音を発する装置や、警告灯を点灯する装置等の報知装置を備えても良い。
【００１５】
「注意値」とは、自機（作業機械１）が周囲の移動体に注意を要する度合いを示す数値であり、数値が大きい程注意を要することを示す。以下では注意値の算出対象の移動体（注意をすべき自機周囲の移動体）を「対象移動体」と称することがある。対象移動体としては、例えば、作業機械や工事用車両が該当する。なお、対象移動体は、作業機械１から水平距離が最も近い移動体を選択することが一般的であるが、水平距離に関わらず任意の移動体を選択しても良い。以下では、便宜上、対象移動体として、図５の作業機械１０１を例に挙げて説明する。
【００１６】
操作室１ｆ内には、ブームシリンダ３ａを駆動するブーム操作レバー４ａ、アームシリンダ３ｂを駆動するアーム操作レバー４ｂ、バケットシリンダ３ｃを駆動するバケット操作レバー４ｃ、上部旋回体１ｄを駆動する旋回モータ３ｄ駆動用の旋回操作レバー４ｄ、および走行モータ３ｅ，３ｆを駆動する走行モータ操作レバー４ｅが設けられている（図２を参照）。なお、本実施形態では５つの操作レバー４ａ−４ｅを備えたが、１つの操作レバーで複数の操作対象を制御可能に構成し、操作レバーの数を４以下にしても良く、操作レバーと油圧アクチュエータの数を一致させる必要はない。
【００１７】
図１中に符号８ａ、８ｂ、８ｃで示した装置は、それぞれ、ブーム１ａ、アーム１ｂおよびバケット１ｃの回動支点に設けられた回動角を検出する角度検出器であり、８ｄは上部旋回体１ｄの旋回角を検出する旋回角検出器である。各検出器８ａ〜８ｄは図示しないドライバにより駆動される。
【００１８】
＜システム構成＞
図２は、本実施の形態に係る周囲監視システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態の採用する周囲監視システムは、座標計測部１０と、無線通信部２０と、車体コントローラ３０と、監視コントローラ４０と、表示装置（注意情報報知部）５０とを備えている。車体コントローラ３０及び監視コントローラ４０はコンピュータで構成されており、図２中の車体コントローラ３０及び監視コントローラ４０の内部にはそのコンピュータがプログラムを実行して実現される機能をブロック３１，４１，４２，４３，４４，４５，４６で示している。
【００１９】
なお、図２では車体コントローラ３０と監視コントローラ４０を別体で定義しているが、両者を１つのコンピュータで構成しても良いし、車体コントローラ３０及び監視コントローラ４０の機能を分散処理する互いに通信可能な３以上のコンピュータで構成しても良い。つまり、車体コントローラ３０及び監視コントローラ４０の機能を実現可能なコンピュータであれば、その数は問題としない。また、プログラム（ソフトウェア）に代えて、車体コントローラ３０及び監視コントローラ４０の機能の全部又は一部を実行する電子回路（ハードウェア）を備えても良い。
【００２０】
座標計測部１０は、絶対位置計測手段を用いて作業機械１の絶対座標を取得する。ここでは絶対位置計測手段としてGPS（Global Positioning System）を用いる。座標計測部１０は、取得した作業機械１の絶対座標を無線通信部２０及び監視コントローラ４０に送信する。
【００２１】
無線通信部２０は受信部２１と送信部２２を有する。受信部２１は、対象移動体（図５の作業機械１０１）から無線で送信された当該対象移動体の絶対座標等を含む本システムに関連する各種データを受信し、当該各種データを監視コントローラ４０に送信する。送信部２２は座標計測部１０及び監視コントローラ４０で取得した作業機械１の絶対座標等を含む本システムに関連する各種データを、当該対象移動体（作業機械１０１）に向けて送信する。
【００２２】
車体コントローラ３０は車体制御部３１を有している。車体制御部３１には、ブームシリンダ３ａの回動角を検出する角度検出器８ａからの信号、アームシリンダ３ｂの回動角を検出する角度検出器８ｂからの信号、バケットシリンダ３ｃの回動角を検出する角度検出器８ｃからの信号、上部旋回体１ｄの旋回角を検出する旋回角検出器８ｄからの信号、および、操作室１ｆに設けられた操作レバー４ａ〜４ｅからの信号がそれぞれ入力される。操作レバー４ａ〜４ｅは例えば電気レバーにより構成される。図２の操作レバー４ａ〜４ｅは、順に、上述したブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行モータ操作レバーである。なお、油圧式の操作レバーの場合には、操作信号はパイロット圧が対応する。
【００２３】
フロント作業部駆動用のシリンダ３ａ〜３ｃおよび旋回モータ３ｄは、操作レバー４ａ〜４ｄの操作量に応じて制御される。走行モータ３ｅ，３ｆはそれぞれ操作レバー４ｅの操作量に応じて制御される。車体制御部３１には、予め作業機械の形状や寸法などの幾何学情報が記憶されている。車体制御部３１は、操作レバー４ａ〜４ｅからの信号と各検出器８ａ〜８ｄからの信号等の車体情報を監視コントローラ４０に送信する。
【００２４】
監視コントローラ４０は、情報保持部４１と、土質取得部４２と、地表形状取得部４３と、注意情報判定部４４と、距離取得部４５と、作業状態取得部４６を有する。
【００２５】
情報保持部４１は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置であり、自機（作業機械１）が属する作業現場の土質データ及び地表形状データ、注意値算出のための演算テーブル（図４参照）、同作業現場に属する全ての作業機械及び工事用車両の形状データ及び作業状態データ等を含め、本システムに関連するデータを記憶している。情報保持部４１が保持するデータのうち時間変化するデータは外部（無線通信部２０）または内部（座標計測部１０、監視コントローラ４０、車体コントローラ３０等）からの入力により変化の都度または制御周期毎に更新されている。
【００２６】
土質取得部４２、地表形状取得部４３および距離取得部４５には、自機（作業機械１）の絶対座標データが座標計測部１０から入力され、対象移動体（作業機械１０１）の絶対座標データが無線通信部２０から入力されている。
【００２７】
土質取得部４２は、入力された作業機械１及び作業機械１０１の絶対座標データをもとに、各絶対座標に対応する位置の土質データを情報保持部４１で検索し、その検索結果に基づいて作業機械１の周囲の土質データと対象移動体（作業機械１０１）の周囲の土質データを取得する。取得した土質データは注意情報判定部４４に出力される。
【００２８】
地表形状取得部４３は、入力された業機械１及び作業機械１０１の絶対座標データをもとに、当該２つの絶対座標の間に跨がる地表形状データを情報保持部４１で検索し、その検索結果に基づいて作業機械１と当該対象移動体の間における地表形状データを取得する。取得した地表形状データは注意情報判定部４４に出力される。
【００２９】
距離取得部４５は、入力された作業機械１及び作業機械１０１の絶対座標データをもとに、作業機械１から対象移動体（作業機械１０１）までの水平距離および垂直距離を算出し、算出した水平距離および垂直距離を注意情報判定部４４に出力する。
【００３０】
作業状態取得部４６は、情報保持部４１に保持されている作業機械及び工事用車両の作業状態データから制御周期ごとに自機（作業機械１）と対象移動体（作業機械１０１）の作業状態データを検索し取得する。取得される作業状態データは最新のもの（制御実行時のもの）が好ましく、最新のものでない場合には車体制御部８または無線通信部２０に対して自機または対象移動体の作業状態データの出力要求をしても良い。取得した作業状態データは注意情報判定部４４に出力される。
【００３１】
作業状態データには、油圧シリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ及び油圧モータ３ｄ，３ｅ，３ｆの圧力データと、操作レバー４ａ−４ｅの出力データ、角度検出器８ａ−８ｄの出力データが含まれており、これらのデータから自機（作業機械１）及び対象移動体（作業機械１０１）の作業状態が制御周期ごとに推定できる。
【００３２】
注意情報判定部４４は、距離取得部４５、土質取得部４２、地表形状取得部４３および作業状態取得部４６から出力される水平距離及び垂直距離、土質データ、地表形状データ及び作業状態データと、情報保持部４１から取得した演算テーブル（図４）及び車体の形状データとに基づいて、自機（作業機械１）が対象移動体（作業機械１０１）に注意を要する度合い（注意値）を算出し、算出した注意値に応じて表示装置５０で発せされる警告を選択し、当該警告を発するように表示装置５０に指令を出力する。
【００３３】
注意情報判定部４４は、設定により、自機（作業機械１）と対象移動体（作業機械１０１）の垂直距離（高度差）、自機の周囲の土質データ、対象移動体の周囲の土質データ、自機と対象移動体の間における地表形状データ、自機の作業状態データ及び対象移動体の作業状態データのうち少なくとも１つのデータに基づいて、注意値に応じて一旦選択した警告に内容変更を加える処理を実行可能に構成されている。具体的には上記データの少なくとも１つに基づいて、対象移動体を注意すべき理由（自機より高位置／低位置の作業機械が存在する、自機／他機の周囲の土質が崩れやすい、自機の近くで作業中の作業機械が存在する、崩落のおそれのある地形上に自機／他機が存在する等）が警告に加えられる。この場合、注意情報判定部４４は、当該内容変更が加えられた警告を発するように表示装置５０に指令を出力する。
【００３４】
表示装置５０は、オペレータが警告（注意情報）を視認しやすいように例えば操作室１ｆ内に搭載されており、監視コントローラ４０から出力された指令に基づいて警告（注意情報）を表示する。
【００３５】
なお、説明は省略するが、対象移動体である作業機械１０１にも図２に示した構成が搭載されており、次に説明する図３のフローチャートの処理は作業機械１０１でも行われるものとする。
【００３６】
＜第１のフローチャート＞
図３は、自機１と対象移動体１０１との接近時に監視コントローラ４０で実行される警告提供処理のフローチャートの１つを示している。なお本発明の実施形態では、２台の作業機械１，１０１が崖の傍など高低差のある環境において、高い側と低い側に分かれて作業を行っているものとする。以下、自機である作業機械１を作業機械Ａ、自機ではない作業機械（対象移動体）１０１を作業機械Ｂと呼称することがある。
【００３７】
このフローチャートの一連の処理は、監視コントローラ４０が起動すると開始され、監視コントローラ４０が停止すると終了する。
【００３８】
監視コントローラ４０が起動すると、ステップＳ１０では、距離取得部４５が作業機械Ａ（自機）の絶対座標を座標計測部１０より取得する。ステップＳ２０では、距離取得部４５は作業機械Ｂ（対象移動体）の絶対座標を受信部２１より取得する。
【００３９】
ステップＳ３０では作業機械Ａと作業機械Ｂとの水平距離及び垂直距離を距離取得部４５において演算する。ステップＳ４０ではステップＳ３０で算出した水平距離及び垂直距離と、情報保持部４１から取得した注意値算出のための演算テーブル（図４）とから注意情報判定部４４において注意値Ｔを算出する。
【００４０】
図４は注意値の演算テーブルの一例を示した表である。本テーブルの縦軸は作業機械Ａと作業機械Ｂの間の水平距離に対応し、横軸は作業機械Ａと作業機械Ｂの間の垂直距離に対応している。また、テーブルにより参照する値は注意値（Ｔ）である。本テーブルは水平距離の減少に応じて注意値が増加し、かつ垂直距離の増加に応じて注意値が増加するように設定されている。
【００４１】
別の言い方をすれば、垂直距離が同じ値（または図４中の同じ区分）のときには、水平距離の減少に応じて注意値が所定の値（図４では最大値（Ｔ＝１０））まで増加し、水平距離が同じ値（または図４中の同じ区分）のときには、垂直距離の増加に応じて注意値が所定の値（図４では最大値（Ｔ＝１０））まで増加するように設定されている。ただし、垂直距離が１０ｍ以上の範囲では水平距離にかかわらず注意値は最大値（Ｔ＝１０）に設定されており、水平距離が６ｍ未満の範囲では垂直距離にかかわらず注意値は最大値（Ｔ＝１０）に設定されている。
【００４２】
図４のテーブルにおいて、例えば作業機械Ａ・Ｂ間の垂直距離が４ｍ以上６ｍ未満の値であり、かつ作業機械Ａ・Ｂ間の水平距離が９ｍ以上１２ｍ未満の値である場合、それぞれの条件が交差する箇所から注意値Ｔが８であると判定される。
【００４３】
図５、６は２台の作業機械１，１０１が高低差のある配置になっている様子を、各作業機械１，１０１の配置されている地面に対し平行な視点から示した図である。なお各作業機械１，１０１の配置されている地面は水平であるものとする。
【００４４】
図５、６において、作業機械間の水平距離はＬで同一であるが、作業機械間の垂直距離は図５におけるＨ１の値が図６におけるＨ２の値より大きい。この時、作業機械１０１近傍から落下物が発生した場合について、図５のケースにおける落下物の方が図６のケースにおける落下物に比べてより位置エネルギーを持つため、図５のケースの方における落下物の方がより遠方に到達する可能性が高い。すなわち垂直距離の変化により落下物などに巻き込まれる可能性がある範囲が変化する。本実施の形態ではこの点を考慮して図４のテーブルを設定した。
【００４５】
図３に戻り、ステップＳ５０では、ステップＳ４０で算出した注意値Ｔが、予め設定された境界値Ｗ１（ここではＷ１＝１０とする）以上か否かを判定する。注意値Ｔが境界値Ｗ１以上の値を取る時（１０≦Ｔ）はステップＳ５２へ進み、表示装置５０において強めの警告（注意情報の報知）を行う。一方注意値Ｔが境界値Ｗ１より小さい値を取る時はステップＳ５１へ進む。
【００４６】
ステップＳ５１では、ステップＳ４０で算出した注意値Ｔが予め設定された境界値Ｗ２（ここではＷ２＝５とする）以上か否かを判定する。なお、Ｗ２はＷ１より小さい値に設定されているものとする。注意値Ｔが境界値Ｗ２以上の値を取る時（５≦Ｔ＜１０）はステップＳ５３へ進み、表示装置５０において弱めの警告（注意情報の報知）を行う。一方注意値Ｔが境界値Ｗ２より小さい値を取る時（０≦Ｔ＜５）はステップＳ５４へ進み、警告を行わずにＳ１０に戻る。そして、任意のタイミングで監視コントローラ４０が停止したらフローの途中か否かに関わらず一連の処理を終了する。
【００４７】
なお、上記における警告の強め／弱めとは、オペレータの認知が相対的に容易な警告を「強め」、そうではない警告を「弱め」と表現している。具体的には、「周囲の作業機械等に要注意」という文字、またはそれに類する図形若しくは記号等を表示装置５０の表示画面全面に表示するものが「強め」で、要注意という文字、またはそれに類する図形若しくは記号等を表示画面の一部に表示するものが「弱め」である。また、報知装置として、表示装置５０に加えて警告音発生装置（図示せず）を設置し、表示装置による表示と警告音発生装置による音を組み合わせた警告を「強め」とし、表示のみ（又は警告音のみ）による警告を「弱め」としても良い。
【００４８】
以上のように構成した本実施の形態の作業機械の周囲監視システムによれば、作業機械間の水平距離及び垂直距離に基づいて注意情報が決定されるため、２台の作業機械の位置に高低差（垂直距離）が存在する場合においても、適切な警告をオペレータに提示できる。
【００４９】
また、注意情報判定部４４において図４の注意値テーブルを参照することで、作業機械間の垂直距離の増加に応じて注意値が増加するので、作業機械間の垂直距離によって変化する落下物などに巻き込まれる範囲に応じて適切な報知を行うことができる。具体的には、図４のテーブルにおいて対象移動体（作業機械１０１）との垂直距離が０ｍ以上４ｍ未満のときの水平距離の減少に伴う注意値の増加が従来の方法であると仮定すると、垂直距離が４ｍ以上のときに従来の方法よりも警告（強めと弱めの警告）が発せられ易くなり、高さの異なる場所に位置する他の移動体に注意すべきことをオペレータに提示することができる。
【００５０】
なお、垂直距離と水平距離の変化に応じた注意値Ｔの変化の仕方は図４に示したものに限らない。例えば、水平距離の減少及び／又は垂直距離の増加に応じて注意値が図４のように離散的に増加しても良いし、連続的に増加しても良い。また、所定の垂直距離及び／又は水平距離の範囲で注意値Ｔを一定にしても構わない。
【００５１】
さらに、図８の表のように、注意値Ｔに関する境界値Ｗ１，Ｗ２を垂直距離と水平距離で定義される平面上の関数（図の一次関数は一例に過ぎない）で定め、当該関数により当該平面を３分割し（分割数は警告の数で異なって良い）、距離取得部４５が算出した垂直距離と水平距離が当該関数で分割されたどの領域に属するかで警告を決定し、警告の決定に際して注意値Ｔの直接的な算出を省略しても良い。
【００５２】
また、高低差がある場合に注意値を増加したが、作業機械同士の直接的な接触のみを単純に問題とする場合には、高低差があるほど直接的な接触の可能性は低減する。そのため、高低差がある方が安全と解釈可能な場合には、垂直距離の増加とともに注意値が減少するようなテーブルを採用して注意値Ｔを算出しても良い。
【００５３】
＜第２のフローチャート＞
次に、自機と対象移動体の周囲の土質データ、自機と対象移動体の間における地表形状データ及び自機と対象移動体の作業状態データに応じて注意値を補正する例について図９を用いて説明する。図９は、自機１（作業機械Ａ）と対象移動体１０１（作業機械Ｂ）との接近時に監視コントローラ４０で実行される警告提供処理のフローチャートの１つの一部を示している。図９のＳ１０からＳ４０までは図３のフローチャートと同じであり説明は省略する。さらに、図９のＳ３１０の次は図３のＳ５０に続き、それ以降の処理（Ｓ５０−Ｓ５４）についても図３と同じなので説明は省略する。
【００５４】
ステップＳ１００では、土質取得部４２から作業機械Ａ及び作業機械Ｂ周辺の土質データを取得する。ステップＳ１１０では、作業機械Ａ及び作業機械Ｂの内、相対的に高度が高い側の作業機械周辺の地面が崩れやすい土質で構成されているか否かの判定を行う。この判定で崩れやすい土質で構成されていると判断された場合、高度が低い側の作業機械が崩落等に巻き込まれる可能性が高まるため、作業機械Ａ及び作業機械Ｂの双方においてＳ４０で算出した注意値に２（所定値）を加算して注意値を補正する。崩れやすい土質かどうかは、例えばＲＩ計による含水比や締固め度の計測結果から判断でき、含水比が規定の値の範囲に含まれない場合や締固め度が閾値未満の場合に崩れやすい土質であると判定する方法がある。
【００５５】
ステップＳ２００では、作業状態取得部４６から作業機械Ａと作業機械Ｂの作業状態データを取得する。ステップＳ２１０では、相対的に高度の高い側の作業機械がフロント作業部（作業装置）１Ａを所定秒数以上動かしているか否かの判定（作業装置１Ａを使用して作業を行っているか否かの判定）を行う。この判定で作業を行っていると判断された場合、高度が低い側の作業機械が当該作業に起因した落下物などに巻き込まれる可能性が高まるため、作業機械Ａ及び作業機械Ｂの双方において注意値に２（所定値）を加算して注意値を補正する。
【００５６】
ステップＳ３００では、地表形状取得部４３から作業機械Ａと作業機械Ｂの間における地表形状を示す地表形状データを取得する。
【００５７】
ここでステップＳ３１０の説明の前に、ステップＳ３１０の処理の考え方について図７を用いて説明する。図７は勾配率の変化による注意度の変化を説明するため、２台の作業機械１，１０１が高低差のある配置になっている様子を、各作業機械の配置されている地面に対し平行な視点から示した図である。図７と図５は作業機械間の水平距離及び垂直距離はそれぞれＬ、Ｈ１で同一であるが、図７は図５に比べ斜面の勾配率が高くなっている（換言すれば、図７の斜面の傾斜角α２は図５の傾斜角α１より大きくなっている）。この時、図５の場合は図７の場合に比べ低高度側の作業機械１は崖のふもとＢ１からの距離が短いため（Ｄ１（図５）＜Ｄ２（図７））、崖上からの落下物が斜面上を転落・滑落してきた場合に、図５の場合は図７の場合に比べ当該落下物に接触する可能性が高まる。すなわち、作業機械Ａと作業機械Ｂの水平距離及び垂直距離が同じ場合でも、落下物に注意を要する程度が地表形状によって変化することがある。
【００５８】
そこでステップＳ３１０では、作業機械Ａ及び作業機械Ｂの間に跨がる斜面の勾配率が低いか否かの判定をＳ３００で取得した地表形状データに基づいて行う。この判定で斜面の勾配率が低いと判断された場合、高度が低い側の作業機械１が崖上からの落下物と接触する可能性が高まるため、作業機械Ａ及び作業機械Ｂの双方において注意値に２（所定値）を加算して注意値を補正する。
【００５９】
ステップＳ３１０が終了したら、図３のステップＳ５０に進み、ステップＳ５０−Ｓ５４の処理を適宜行う。図３においてステップＳ５２，Ｓ５３またはＳ５４の処理が終了したら、図９の最初の処理（ステップＳ１０）に戻り、上記で説明した一連の処理を監視コントローラ４０の停止まで繰り返すものとする。
【００６０】
以上のように構成した本実施の形態の作業機械の周囲監視システムによれば、作業機械間の水平距離及び垂直距離、土質の状態、作業状態並びに地表形状に基づいて警告の有無及び警告強さの程度が決定されるため、作業機械同士が作業機械間の垂直距離のある環境に存在する場合かつ土質の状態または作業状態または地表形状によって作業内容が変化する場合においても、より正確な警告を出力できる。
【００６１】
具体的には、地表形状取得部４３で取得した地表形状データを利用して注意値を補正することで、自機と対象移動体の周囲における地表形状の影響を評価できるので、落下物などに巻き込まれる範囲が地表形状により変化するなどしても適切な報知を行うことができる。
【００６２】
さらに、土質取得部４２で取得した土質データを利用して注意値を補正することで、自機と対象移動体の周囲における土質の影響を評価できるので、土質による地面が崩落する可能性の変化などに応じて適切な報知を行うことができる。
【００６３】
さらに、作業状態取得部４６で取得した作業状態データ（車体コントローラ３０からの自機の作業状態データと、受信部２１からの対象移動体の作業状態データ）を利用して注意値を補正することで、作業内容に起因する地面崩落の可能性の変化などを評価できるので、作業内容に応じて適切な報知を行うことができる。
【００６４】
なお、上記のステップＳ１１０に関して、崩れやすい土質と判断された場合に注意値に加算した値（２）は一例に過ぎず他の値でも良い。また、加算する値は一定値である必要はなく、含水比や締固め度の変化に応じて加算する値を変更しても良い。さらに、上記の例では注意値を加算する場合を説明したが、土質データから崩れにくい土質と判断された場合には注意値を減算しても良い。
【００６５】
上記のステップＳ２１０に関して、注意値に加算した値（２）は一例に過ぎず他の値でも良い。また、ステップＳ２００で取得した作業機械Ａ及び作業機械Ｂの作業状態データに応じた注意値を加算しても良い。さらに、上記の例では注意値を加算する場合を説明したが、作業状態データから注意をする必要が低いと判断された場合には注意値を減算しても良い。また、作業装置の位置や状態に応じて距離取得部４５による距離計測の基準点を変更してもよい。例えば油圧ショベルにおけるフロント作業部１Ａが対象移動体に向かって伸ばされている時は、フロント作業部１Ａの先端（バケット１ｃの爪先）を基準点とし、そこから対象移動体までの垂直距離及び水平距離を計測してもよい。
【００６６】
上記のステップＳ３１０に関して、注意値に加算した値（２）は一例に過ぎず他の値でも良い。また、上記では傾斜の勾配率をもとに判定を行ったが、勾配率に代えて傾斜角又は崖のふもとからの距離をもとに判定を行っても良い。また、ステップＳ３００で取得した地表形状データから取得できる傾斜の勾配率若しくは傾斜角又は崖のふもとからの距離に応じた注意値を加算するようにしても良い。さらに、上記の例では注意値を加算する場合を説明したが、地表形状データから落下物との接触可能性が低いと判断された場合には注意値を減算しても良い。
【００６７】
図９のフローチャートでは、作業機械１の周囲の土質データ、作業機械１０１の周囲の土質データ、作業機械１と作業機械１０１の間における地表の形状データ、作業機械１の作業状態データ、および作業機械１０１の作業状態データの全てを考慮して注意値を補正したが、これらのうちの少なくとも１つに応じて注意値を補正しても良い。また、土質データ、地表形状データ、作業状態データを考慮して注意値を補正する順番に特に限定はなく、図９の順番のみに限定されない。
【００６８】
＜第３のフローチャート＞
次に、自機（作業機械１）と対象移動体（作業機械１０１）の上下位置関係を示したデータ（上下位置関係データ）に応じて警告を変更する例について図１０を用いて説明する。図１０は、自機１と対象移動体１０１との接近時に監視コントローラ４０で実行される警告提供処理のフローチャートの１つを示している。Ｓ１０からＳ５４までは図３のフローチャートと同じであり説明を省略することがある。ただし、Ｓ５２，Ｓ５３の処理に関し、図３の例では警告を表示装置５０に表示するまで行っていたが、図１０のフローチャートでは警告を表示することを決定するに留まり、実際の警告はＳ６２，Ｓ６３，Ｓ６４で行うものとする。
【００６９】
Ｓ６０では、作業機械Ａ（作業機械１）の高度（垂直位置）が、作業機械Ｂ（作業機械１０１）の高度よりも予め設定された閾値Ｚ１（ここではＺ１＝２ｍとする）以上、上方か否かを判定する。作業機械Ａの方が２ｍ以上高い場合（作業機械Ａの高度が作業機械Ｂの高度にＺ１［ｍ］加えた値以上の場合）にはステップＳ６２に進み、対象移動体１０１が自機（作業機械１）の下側に存在するため下方に物を落とさないように注意が必要であることを示す警告を表示装置５０に表示する。その際の警告の強さの程度はＳ５２経由の場合は「強め」とし、Ｓ５３経由の場合「弱め」にする。なお、Ｓ６２に進んだ状況では、自機の作業により対象移動体が落下物などに巻き込まれる可能性があるため、「下側に移動体があるため作業を中断すること」といった旨の警告を行っても良い。
【００７０】
一方Ｓ６０で作業機械Ａ，Ｂの高度差が閾値Ｚ１未満である場合にはステップＳ６１に進む。Ｓ６１では、作業機械Ａの高度が、作業機械Ｂの高度よりも予め設定された閾値Ｚ２（ここではＺ２＝２ｍとする）以上、下方か否かを判定する。作業機械Ａの方が２ｍ以上低い場合（作業機械Ａの高度が作業機械Ｂの高度からＺ２［ｍ］引いた値以下の場合）にはステップＳ６３に進み、対象移動体１０１が自機（作業機械１）の上側に存在するため上方からの落下物に注意が必要であることを示す警告を表示装置５０に表示する。その際の警告の強さの程度はＳ５２経由の場合は「強め」とし、Ｓ５３経由の場合「弱め」にする。
【００７１】
なお、Ｓ６３に進んだ状況では、上側の対象移動体が落とした落下物等に自機が巻き込まれる可能性があるため、「上側に移動体があるため自機の位置を変更すること」といった旨の警告を行っても良い。また、上側の対象移動体の種別を情報保持部４１または外部から入力し、当該種別に応じて警告内容を変更しても良い。例えば上側の対象移動体が人である場合、下側の自機への影響は少ないと考えられるため、Ｓ５２を経由した場合であっても「弱め」の警告にしてもよい。
【００７２】
Ｓ６１で作業機械Ａ，Ｂの高度差が閾値Ｚ２未満である場合にはステップＳ６４に進む。Ｓ６４では、自機（作業機械１）と高度差がほぼ無い位置に存在する対象移動体１０１に接触しないように注意が必要であることを示す警告を表示装置５０に表示する。その際の警告の強さの程度はＳ５２経由の場合は「強め」とし、Ｓ５３経由の場合「弱め」にする。
【００７３】
以上のように構成した本実施の形態の作業機械の周囲監視システムによれば、自機と対象移動体の上下位置関係データを考慮した警告がなされるので、当該上下位置関係データに適した注意をオペレータに促すことができる。これにより第１のフローチャートよりも対象移動体との直接的または間接的な接触を回避できる可能性を高めることができる。
【００７４】
なお、上記のフローチャートでは、自機が対象移動体よりも高い場合と低い場合のそれぞれに１つ閾値を設け、高度差に応じて警告を３つ用意したが、さらに細かく閾値を設け警告内容も細かく設定して良い。
【００７５】
＜第４のフローチャート＞
図１０のフローチャートでは、自機（作業機械１）と対象移動体（作業機械１０１）の上下位置関係のみに応じて警告の内容を変更したが、作業機械１の周囲の土質データ、対象移動体１０１の周囲の土質データ、作業機械１と対象移動体１０１の間における地表形状データ、作業機械１の作業状態データ、および対象移動体１０１の作業状態データに応じてさらに警告の内容を変更する処理を実行してもよい。この処理のフローチャートは、例えば、図１０においてステップＳ１０からステップＳ４０までの処理を実行し、その後、図９のステップＳ１００からＳ３１０までの一連の処理を実行する。そしてステップＳ３１０までが完了したら、図１０に戻ってステップＳ５０以降の処理を実行し、ステップＳ６２，Ｓ６３とＳ６４のいずれかにおいて、作業機械１の周囲の土質データ、対象移動体１０１の周囲の土質データ、作業機械１と対象移動体１０１の間における地表形状データ、作業機械１の作業状態データ、および対象移動体１０１の作業状態データに応じてさらに警告を変更する処理を実行するものがある。
【００７６】
このフローチャートにおけるステップＳ６２，Ｓ６３，Ｓ６４のいずれかでは、次のような警告を行う。
【００７７】
まず、自車が相対的に上側に存在すると判断されたステップＳ６２において、ステップＳ１１０で注意値が加算された場合には、自車の周囲の土質が崩れやすいものであるので注意を要することを表示画面上の警告に追記する。また、ステップＳ２１０で注意値が加算された場合には、下方に他の作業機械が存在するため作業の一時停止を促すメッセージを表示画面上の警告に追記する。また、ステップＳ３１０で注意値が加算された場合には、万が一下方に落下物を落としたとき、傾斜が緩く下方に存在する他の作業機械に当該落下物が衝突するおそれがあるので注意を要することを表示画面上の警告に追記する。
【００７８】
また、自車が相対的に下側に存在すると判断されたステップＳ６３において、ステップＳ１１０で注意値が加算された場合には、上方に位置する他の作業機械の周囲の土質が崩れやすいものであるので上方に注意を要することを表示画面上の警告に追記する。また、ステップＳ２１０で注意値が加算された場合には、上方に他の作業機械が存在するため作業の一時停止を促すメッセージを表示画面上の警告に追記する。また、ステップＳ３１０で注意値が加算された場合には、万が一、上方から落下物が転落・滑落してきた場合には、傾斜が緩く自車に当該落下物が衝突するおそれがあるので注意を要することを表示画面上の警告に追記する。
【００７９】
また、自車と他の作業機械が同じくらいの高さに存在すると判断されたステップＳ６４において、ステップＳ１１０で注意値が加算された場合には、自車の周囲の土質が崩れやすいものであるので注意を要することを表示画面上の警告に追記する。また、ステップＳ２１０で注意値が加算された場合には、近くに他の作業機械が存在するため作業の一時停止を促すメッセージを表示画面上の警告に追記する。なお、この場合、ステップ３１０で注意値が加算される可能性は低いため、ステップＳ３１０で注意値が加算された場合の警告については考慮しないものとする。
【００８０】
以上のように構成した本実施の形態の作業機械の周囲監視システムによれば、作業機械と対象移動体の上下位置関係に加えて、土質、作業状態、地表形状を考慮した警告を行うことができるので、注意を要する理由の把握がオペレータにとって容易となり、万が一の対象移動体との接触や落下物との接触への注意をさらに促すことができる。
【００８１】
なお、上記の説明の警告の具体例は一例に過ぎず、要注意の理由をオペレータに提供するものであれば上記以外の警告でも構わない。また、上記では、作業機械１と作業機械１０１の上下位置関係、作業機械１の周囲の土質データ、作業機械１０１の周囲の土質データ、作業機械１と作業機械１０１の間における地表形状データ、作業機械１の作業状態データ、および作業機械１０１の作業状態データに基づいて警告を適宜アレンジする場合について説明したが、これらのうち少なくとも１つに基づいて警告を適宜アレンジしても良いことは言うまでもない。
【００８２】
＜各種補足＞
上述した各実施形態では移動体を作業機械１０１と設定し、作業機械同士が接近するような場合について説明した。しかし、移動体の対象は作業機械に限らない。例えば作業員や乗用車など、作業機械が使用される環境に存在しうる動体は対象として使用してもよい。また、移動体の種別により各警告内容を変更してもよい。
【００８３】
上述した実施形態では作業機械の位置取得にＧＰＳを用いて絶対座標を使用しているが、作業機械同士の相対位置が分かる手段であればＧＰＳに限らない。
【００８４】
また、上述した実施形態では警告の判定に図４の注意値テーブルを用いているが、周囲状況を評価できるのであれば他の手段でも構わない。例えば作業機械間の水平距離や垂直距離などをパラメータとした計算式を用いる形式としても良い。
【００８５】
上述の実施形態では図４の注意値テーブルに関して垂直距離が１０ｍ以上の時は注意値Ｔが１０の値を取るとしているが、垂直距離が１０ｍを十分越えており作業機械と移動体との垂直距離が十分離れていると判断された時は、報知の範囲外とすることで報知を行わなくてもよい。
【００８６】
上記の実施の形態では、報知装置たる表示装置５０を作業機械の運転室内に設定し当該作業機械のオペレータに警告を提示する場合について説明したが、複数の作業機械の監視・管理を行う施設内に報知装置を設置し、当該施設で作業機械を監視する管理者に警告を提示する構成としても良い。つまり報知装置の設置場所は作業機械の運転室に限らない。そして、警告を報知する対象としては、作業機械のオペレータや移動体のオペレータや移動体自身である人やシステムの管理者及び関係者のいずれでも構わない。
【００８７】
本実施の形態では、座標計測部１０及び無線通信部２０により作業機械１及び対象移動体１０１の絶対座標を取得して、作業機械１から対象移動体１０１までの水平距離及び垂直距離を算出するが、作業機械１と対象移動体１０１の相対座標をレーザーセンサ又は超音波センサ等の距離センサで取得し、当該相対座標から水平距離及び垂直距離を算出しても良い。すなわち、作業機械１から対象移動体１０１までの水平距離及び垂直距離が算出可能であれば、その実現手段は特に限定しない。
【００８８】
上記における境界値Ｗ１，Ｗ２の値や、閾値Ｚ１，Ｚ２の値は例示に過ぎず、作業機械の種別、作業内容、作業機械が使用される環境、現場管理者の警告に対する嗜好等に合わせて適宜変更可能である。
【００８９】
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が含まれる。例えば、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、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
【００９０】
なお、本発明では作業機械１を油圧ショベルとしたが、これに拘るものではなくブルドーザやホイールローダなど他の作業機械にも適用できる。また、対象移動体１０１も油圧ショベルとしたが、ブルドーザ、ホイールローダの他、ダンプトラックにも適用できる。
【００９１】
上記の車体コントローラ３０及び監視コントローラ４０に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御装置の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１…作業機械（油圧ショベル）、１Ａ…フロント作業部、１Ｂ…車体、１ｄ…上部旋回体、１ｅ…下部走行体、４ａ〜４ｅ…操作レバー、１０…座標計測部、２０…無線通信部、２１…受信部、２２…送信部、３０…車体コントローラ、４０…監視コントローラ、４１…情報保持部、４２…土質取得部、４３…地表形状取得部、４４…注意情報判定部、５０…表示装置、１０１…対象移動体（油圧ショベル）
【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】
0006549060.tif 000007
【図７】
0006549060.tif 000008
【図８】
0006549060.tif 000009
【図９】
0006549060.tif 000010
【図１０】
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