JP7087545B2

JP7087545B2 - 建設機械

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Publication number: JP7087545B2
Application number: JP2018061613A
Authority: JP
Inventors: 卓伊藤; 誠司佐伯; 洋一郎山▲崎▼
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: EP3754122B1; US20210010244A1; CN111868340A; WO2019189430A1; EP3754122A1; EP3754122A4; JP2019173352A; US11421404B2

Description

本発明は、建設機械に関する。

建設機械が位置する平面（基準位置）とアタッチメント先端との距離情報を数字で、アタッチメントとともに、建設機械の運転室内に搭載された表示装置に表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、建設機械の運転室内の前側に設けられた透過型の表示装置に、オペレータが作業をするのに必要な情報をアタッチメントとともに表示させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。具体的には、前記必要な情報を先端アタッチメントの横に、文字による表示または色を含む表示として重畳させて表示させる技術である。

特許第５９４１６６３号公報特開２０１７－７１９４２号公報

しかし、上記特許文献１に開示された技術では、距離情報を数字だけで表示するため、オペレータが直感的に把握し難いばかりか、凹凸や斜面のある周囲作業エリア（現場）に対応し難いという問題点があった。

また、上記特許文献２に開示された技術では、作業に必要な情報を先端アタッチメントの横に、文字による表示または色を含む表示として重畳させて表示させるだけであるため、オペレータへのガイダンス機能として不足であった。

本発明の目的は、周囲作業エリア（対象とする作業現場）の目標位置へのアタッチメントのアプローチが、オペレータにとって、容易になるガイダンス機能を有した建設機械を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の建設機械は、
アタッチメントの状態を検出するアタッチメント状態検出装置と、
前記アタッチメント状態検出装置が検出した前記アタッチメントの状態に基づいて、アタッチメント位置情報を生成するアタッチメント位置情報生成部と、
表示装置と、
前記アタッチメント位置情報生成部が生成した前記アタッチメント位置情報と周囲作業エリアの三次元形状情報とに基づいたアタッチメント関連情報を前記表示装置に表示する制御を行う表示制御部と、
を備え、
前記アタッチメント関連情報は、前記アタッチメントの形状情報と前記アタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリアの三次元形状情報に前記アタッチメントのうちの少なくとも先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影した投影像が重畳された情報であることを特徴とする。

上記構成により、周囲作業エリア（対象とする作業現場）の目標位置へのアタッチメントのアプローチが、オペレータにとって、容易になるガイダンス機能を有した建設機械を提供することが可能になる。

本発明の実施形態１に係る建設機械としての油圧ショベルの概略構成を示す側面図である。図１に示す油圧ショベルのアタッチメントを投影する方向を説明する説明図である。図１に示す油圧ショベルの本発明に係る主要機能ブロック図である。先端アタッチメント（バケット）の投影像を周囲形状情報に重畳されて表示させる制御処理の流れを示すフローチャートである。表示装置の画面に、先端アタッチメントとしてのバケットの投影像を色の濃淡で表現した例を示す図である。本発明の実施形態２に係る建設機械としてのニブラ重機における表示装置の画面に、先端アタッチメントとしてのニブラの投影像を色の濃淡で表現した例を示す図である。図６に示すＡ部の拡大説明図である。図６に示すニブラ重機の本発明に係る主要機能ブロック図である。先端アタッチメント（ニブラ）の投影像を周囲形状情報に重畳されて表示させる制御処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態３に係る建設機械としての油圧ショベルの概略構成を示す側面図である。図１０に示す油圧ショベルの本発明に係る主要機能ブロック図である。本発明の実施形態４に係る建設機械としての油圧ショベルの概略構成を示す側面図である。本発明の実施形態５に係る建設機械としての油圧ショベルの主要機能ブロック図である。本発明の実施形態６に係る建設機械としての油圧ショベルの主要機能ブロック図である。

本発明者は、如何にすれば、周囲作業エリア（対象とする作業現場）の目標位置へのアタッチメントのアプローチが、オペレータにとって、容易になるガイダンス機能を有した建設機械を実現できるのか鋭意研究を行った。その結果、以下に説明するような各種構成を採用することで初めて目的を達成できることを見出した。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部分には同一又は関連する符号を付し、その繰返しの説明は省略する。また、以下の実施形態では、特に必要なとき以外は同一又は同様な部分の説明を原則として繰返さない。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る建設機械としての油圧ショベルの概略構成を示す側面図、図２は図１に示す油圧ショベルのアタッチメント１５を投影する方向を説明する説明図、図３は図１に示す油圧ショベルの本発明に係る主要機能ブロック図、図４は図１に示すアタッチメント１５のうちの先端アタッチメントとしてのバケット６の投影像を周囲形状情報に重畳されて表示させる制御処理の流れを示すフローチャート、図５は表示装置の画面に、先端アタッチメントとしてのバケットの投影像を色の濃淡で表現した例を示す図である。

図１～図５において、油圧ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられ、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。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメント１５を構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体３には、運転室１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。さらに、アタッチメント１５には、アタッチメント１５の状態を検出（図４に示すステップＳ１）するアタッチメント状態検出装置１２が搭載される。

アタッチメント状態検出装置１２は、例えば、油圧ショベルのアタッチメント１５の状態に関する情報を取得するためのセンサである。なお、本実施形態では、アタッチメント状態検出装置１２は、上部旋回体３に対するブーム４の傾きを検出するブーム角度センサ１２ａ、ブーム４に対するアーム５の傾きを検出するアーム角度センサ１２ｂ、及び、アーム５に対するバケット６の傾きを検出するバケット角度センサ１２ｃを含む。なお、本実施形態においては、アタッチメント状態検出装置１２として角度センサを用いた例について説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、下記６通りの構成で代用することも可能である。下記６通りの構成は、組合せる機器の数が多くなる程、精度が向上する。
１．対象物（アタッチメント）までの距離とともに三次元画像を取得できる深度センサ
２．前記深度センサとバケット６の先端に設置したジャイロとの組合せ
３．前記深度センサと前記ジャイロとバケット６の先端に配置したＡＲマーカー（ＡＲ「＝ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ、拡張現実）システムにおいて、付加情報を表示する位置を指定するための標識となる決まったパターンの画像）との組合せ
４．ステレオカメラ
５．前記ステレオカメラと前記ジャイロとの組合せ
６．前記ステレオカメラと前記ジャイロと前記ＡＲマーカーとの組合せ

また、運転室１０の内部には、制御装置２０（図示せず）及び表示装置１３が設置される。また、運転室１０の天井部には、油圧ショベルの前方の周囲作業エリア（建設機械の周囲の対象とする作業現場）の三次元形状（以下、「周囲形状」とも称す）を検出（図４に示すステップＳ３）可能な周囲形状検出装置１４が搭載される。表示装置１３は、例えば、運転室１０の前面に形成されたフロントガラス１１の内側（「運転室１０内の前側」と称す）に設けられた透過型ヘッドアップディスプレイ（以下、「透過型ＨＵＤ」とも称す）である。ただし、表示装置１３としての透過型ＨＵＤは、必ずしもフロントガラス１１と別体である必要はない。また、周囲形状検出装置１４は、例えば、近赤外線ＬＥＤの高速光源とＣＭＯＳイメージセンサから構成された周囲作業エリアの三次元形状を検出可能なＴＯＦ方式三次元距離画像センサ（例えば、オプテックス社製）である。

図３に示す主要機能ブロックは、アタッチメント状態検出装置１２、表示装置１３、周囲形状検出装置１４、投影方向指示入力装置１９及び制御装置２０で構成される。

投影方向指示入力装置１９の表示画面は、タッチパネルになっている。また、この表示画面には、例えば、図２に示すように、油圧ショベルの側面と油圧ショベルのアタッチメント１５を投影する方向（以下、「投影方向」と称す）を示す８つの矢印が重ねて表示されている。したがって、この表示画面上に表示された矢印をクリックすることにより、希望する投影方向を指示｛投影方向情報を生成（図４示すステップＳ５ａ）｝することができる。なお、本実施形態においては、投影方向指示入力装置１９を独立して設ける例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、表示装置１３の表示画面がタッチパネルになっている場合ならば、表示装置１３に投影方向指示入力装置１９が持つ機能を受け持たせることも可能である。また、本実施形態においては、投影方向を手動で選択し、投影方向情報を生成する場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、投影方向情報を自動で生成させることも可能である（後記実施形態２で詳述する）。

制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるコンピュータである。具体的には、制御装置２０は、アタッチメント位置情報生成部２００、表示制御部２０１及び周囲形状情報生成部２０２で構成される。

アタッチメント位置情報生成部２００とは、アタッチメント状態検出装置１２が検出したアタッチメント１５の状態に基づいて、アタッチメント１５の位置に関する情報（以下、「アタッチメント位置情報」と称す）を生成（図４に示すステップＳ２）するものである。

また、周囲形状情報生成部２０２とは、周囲形状検出装置１４が検出した周囲作業エリアの三次元形状（周囲形状）に基づいて周囲作業エリアの三次元形状情報（以下、「周囲形状情報」とも称す）を生成（図４に示すステップＳ４）するものである。このような構成を採用することで、前記周囲形状情報を予めデータとして保有しておかなくても、システムを提供できる。

また、表示制御部２０１とは、「アタッチメント位置情報生成部２００が生成した前記アタッチメント位置情報」と「周囲作業エリアの三次元形状情報としての周囲形状検出装置１４が検出した前記周囲形状情報」とに基づいたアタッチメント関連情報を表示装置１３に表示（図４に示すステップＳ９）する制御を行うものである。また、アタッチメント位置情報生成部２００、表示制御部２０１及び周囲形状情報生成部２０２の各機能要素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、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

前記アタッチメント関連情報とは、アタッチメント１５の形状情報と前記アタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）にアタッチメント１５のうちの少なくとも先端アタッチメント（例えば、バケット６）の形状に対応する情報（以下、「先端アタッチメントの形状情報」と称す）を任意方向から投影した情報である。ここで、任意方向とは、例えば、図２に示す８つの矢印の方向を含めて、三次元空間の種々の方向を指す。このような構成を採用することにより、周囲作業エリア（対象とする作業現場としての起伏のある土地）の目標位置への先端アタッチメント（例えば、バケット６）のアプローチが、直感的に把握し易く、オペレータにとって作業が容易になるガイダンス機能を有する。

また、前記周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）に前記先端アタッチメント（バケット６）の形状情報を任意方向から投影した情報とは、前記先端アタッチメント（バケット６）の投影像が前記周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）に重畳された情報である。この投影像は、制御装置２０内で演算（生成）された、前記周囲形状情報と前記バケット６の形状情報との間の距離情報である（図４に示すステップＳ６）。

前記投影像は、表示制御部２０１で演算（生成）された、前記距離情報に応じた、色の濃淡で表現された投影像である（図４に示すステップＳ７）。

前記色の濃淡で表現された投影像については、図５を用いてさらに詳細に説明する。図５において、３０は周囲形状情報としての対象となる作業現場（例えば、起伏のある土地）に対応する三次元形状情報、４０は前記色の濃淡で表現された投影像（例えば、白黒の濃淡で表現された投影像）である。なお、図５において、矢印で示す投影方向は、例えば、作業現場（起伏のある土地）の目標位置へバケット６がアプローチする方向とする。

投影像４０は、作業現場（起伏のある土地）に対応する三次元形状情報３０とバケット６の形状情報との間の距離情報に応じて、白黒の濃淡で表現される。例えば、両者が接近する程、濃く表現されている。

表示制御部２０１で、投影像４０を三次元形状情報３０に重畳させて表示する位置を決定（図４に示すステップＳ８）し、表示装置１３に重畳表示（図４に示すステップＳ９）する（図５参照）。

上述した構成を採用したことにより、周囲作業エリア（対象とする作業現場としての起伏のある土地）の目標位置への先端アタッチメント（例えば、バケット６）のアプローチが、より直感的に把握し易く、オペレータにとって作業がさらに容易になるガイダンス機能を有する。また、作業現場によっては、建設機械（例えば、油圧ショベル）から見て、斜め前上方や上方に構造物や電線が存在する現場がある。このような場合にも、前記構造物や電線と油圧ショベルのアタッチメント１５との間の距離情報が、表示装置１３に表示される。したがって、オペレータにとって距離の認識が容易になり、建設機械（油圧ショベル）と前記構造物や電線との接触を回避しやすくなる。これにより、オペレータの目視による負担も小さくなる。

なお、本実施形態においては、投影像４０が、作業現場（起伏のある土地）に対応する三次元形状情報３０とバケット６の形状情報との間の距離情報に応じて、白黒の濃淡で表現され、両者が接近する程、濃く表現されている例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、白黒以外の別の色の濃淡で表現し、両者が接近する程、濃く表現する方法もある。また、両者の接近の程度に応じて、色の種類で表現することも可能である。この他にも、両者の接近の程度を識別可能な標識を用いることも可能である。また、本実施形態においては、表示装置１３として、運転室１０内の前側に設けられた透過型ＨＵＤを採用しているため、オペレータが前記ガイダンス機能を活用する際に、対象とする作業現場から視点を移動する必要がなくなり、作業効率が低下しないという作用効果も奏する。また、本実施形態においては、周囲形状検出装置１４として、周囲作業エリアの三次元形状を検出可能なＴＯＦ方式三次元距離画像センサを採用しているため、周囲形状検出装置１４が周囲作業エリアの三次元形状とともにアタッチメントの位置も同時に検出するため、この情報を用いて前記アタッチメント位置情報を生成することも可能である。このような場合には、アタッチメント状態検出装置１２を省略できる。

（実施形態２）
図６は本発明の実施形態２に係る建設機械としてのビル解体用ニブラ重機における表示装置の画面に、先端アタッチメントとしてのニブラの投影像を色の濃淡で表現した例を示す図、図７は図６に示すＡ部の拡大説明図、図８は図６に示すニブラ重機の本発明に係る主要機能ブロック図、図９は先端アタッチメント（ニブラ）の投影像を周囲形状情報に重畳されて表示させる制御処理の流れを示すフローチャートである。

図６において、５１はブーム、５２は第１アーム、５３は第２アーム、５４は先端アタッチメントとしてのニブラである。ブーム５１、第１アーム５２、第２アーム５３及びニブラ５４は、アタッチメント５０を構成している。アタッチメント５０には、アタッチメント５０の状態を検出するアタッチメント状態検出装置５５（図１～図３に示すアタッチメント状態検出装置１２と同一の機能を果たすため、以下においては、アタッチメント状態検出装置１２とも表現する）が搭載される。

アタッチメント状態検出装置５５は、例えば、ビル解体用ニブラ重機のアタッチメント５０の状態に関する情報を取得するためのセンサである。なお、本実施形態では、アタッチメント状態検出装置５５は、上部旋回体３に対するブーム５１の傾きを検出するブーム角度センサ５５ａ、ブーム５１に対する第１アーム５２の傾きを検出する第１アーム角度センサ５５ｂ、第１アーム５２に対する第２アーム５３の傾きを検出する第２アーム角度センサ５５ｃ及び、第２アーム５３に対するニブラ５４の傾きを検出するニブラ角度センサ５５ｄを含む。

６０は周囲作業エリア（対象とする作業現場としての例えば、ビル）に対応する三次元形状情報、９０はビル解体用ニブラ重機が設置され、ビルが建つ土地である。

図８に示す主要機能ブロックには、投影方向情報生成部２０３を有する。この投影方向情報生成部２０３では、周囲形状情報生成部２０２が生成した前記周囲作業エリア（ビル）の三次元形状情報（周囲形状情報）とアタッチメント位置情報生成部２００が生成した前記アタッチメント５０のうちの少なくとも先端アタッチメント（例えば、ニブラ５４）の形状に対応する情報（以下、「先端アタッチメントの形状情報」と称す）から投影方向情報が自動的に生成される（図９に示すステップＳ５ｂ）。投影方向情報生成部２０３のより詳細な機能について、以下に説明する。

前記周囲形状情報と前記先端アタッチメントの形状情報に基づくならば、先端アタッチメント（ニブラ５４）に近い（その距離はＸである。図７参照）物体は、ビルの壁面６０ｂであることが分かる（図６および図７参照）。投影方向情報生成部２０３を用いて、ビルの壁面６０ｂおよびニブラ５４の中心として設定した点５４ａが、ビル解体用ニブラ重機（建設機械）本体の前方、後方、上方または下方のうちのどの方向に位置しているかを判断し、その判断結果（方向）を投影方向情報として自動的に生成することが可能である。なお、本実施形態の場合には、投影方向情報は前方方向となる。また、本実施形態に係る発明の構成を採用するならば、上記方向の投影方向情報のみならず、前記周囲形状情報と前記先端アタッチメントの形状情報に基づき、投影方向情報生成部２０３によって、適切な投影方向情報（任意方向の投影方向情報）を自動的に生成することが可能である。

本実施形態におけるアタッチメント関連情報は、アタッチメント５０の形状情報とアタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリア（ビル）の三次元形状情報（周囲形状情報）に向かって（前記前方方向に）、アタッチメント５０のうちの少なくとも先端アタッチメント（例えば、ニブラ５４）の形状に対応する情報（以下、「先端アタッチメントの形状情報」と称す）を投影した情報である。なお、本実施形態に係る発明の構成を採用するならば、上記前方方向のみならず、任意方向から投影した情報を得ることが可能である。

また、前記周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）に前記先端アタッチメント（ニブラ５４）の形状情報を任意方向から投影した情報とは、前記先端アタッチメント（ニブラ５４）の投影像が前記周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）に重畳された情報である。この投影像は、制御装置２０内で演算（生成）された、前記周囲形状情報とニブラ５４の形状情報との間の距離情報である。

前記投影像は、表示制御部２０１で演算（生成）された、前記距離情報に応じた、色の濃淡で表現された投影像である。

前記色の濃淡で表現された投影像については、図６を用いてさらに詳細に説明する。図６において、７０は前記色の濃淡で表現された投影像（例えば、白黒の濃淡で表現された投影像）である。なお、図６において、矢印で示す投影方向は、例えば、作業現場（ビル）の目標位置（壁面）へニブラ５４がアプローチする方向とする。

投影像７０は、作業現場（ビル）に対応する三次元形状情報６０とニブラ５４の形状情報との間の距離情報に応じて、白黒の濃淡で表現される。例えば、両者が接近する程、濃く表現されている。

表示制御部２０１で、投影像７０を三次元形状情報６０に重畳させて表示する位置を決定し、表示装置１３に重畳表示する（図６参照）。

上述した構成を採用したことにより、周囲作業エリア（対象とする作業現場としてのビル）の目標位置（壁面）への先端アタッチメント（例えば、ニブラ５４）のアプローチが、より直感的に把握し易く、オペレータにとって作業がさらに容易になるガイダンス機能を有する。なお、本実施形態においては、先端アタッチメントとして、ニブラ５４を例に説明したが、本発明は、さまざまな先端アタッチメントにも適用可能である。

なお、本実施形態においては、前記周囲形状情報と前記先端アタッチメントの形状情報に基づき、投影方向情報生成部２０３によって任意方向の投影方向情報を自動的に生成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、投影方向情報生成部２０３を用いて、アタッチメント５０の先端の移動方向を投影方向情報として自動的に生成することも可能である。具体的には、アタッチメント位置情報生成部２００によって生成された現在のアタッチメント位置情報と所定時間前に生成されたアタッチメント位置情報の比較から先端アタッチメント（ニブラ５４）の先端の移動方向を演算し、この移動方向を投影方向情報とすることも可能である。もし、先端アタッチメント（ニブラ５４）の先端の動作が停止している場合は、所定時間前に演算し求めた投影方向情報を投影方向情報として生成する。また、アタッチメントの先端としては、ニブラ５４の先端に限定されるものではなく、例えば、図１に示すバケット６の爪先やアーム５の先端（１２Ｃの位置）を用いることも可能であり、これらの移動方向を演算し、この移動方向を投影方向情報とすればよい。

（実施形態３）
図１０は本発明の実施形態３に係る建設機械としての油圧ショベルの概略構成を示す側面図、図１１は図１０に示す油圧ショベルの本発明に係る主要機能ブロック図である。本実施形態においては、実施形態１で説明した周囲形状検出装置１４（図１に示す運転室１０の天井部に搭載された周囲形状検出装置１４）が果たしている機能を周囲形状検出装置１４に代えて、図１０及び図１１に示す以下の３つの構成要素で実現している。１つ目の構成要素は、予めドローン等を用いて撮影し、用意した周囲作業エリアの三次元形状情報（施工現場の三次元形状データ１７）、２つ目の構成要素は、ＧＰＳを用いた自車位置情報１８、３つ目の構成要素は、旋回機構２に設置された上部旋回体３が向く方向を検出するための上部旋回体状態検出装置１６としての方位センサである。

なお、本実施形態においては、図１に示す周囲形状検出装置１４が果たしている機能を施工現場の三次元形状データ１７、ＧＰＳによる自車位置情報１８及び上部旋回体状態検出装置１６を用いて実現する例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、予めドローン等を用いて撮影し、用意した周囲作業エリアの三次元形状情報（施工現場の三次元形状データ１７（前記１つ目の構成要素に同じ））と２つのＧＰＳを用いた自車位置情報（前記２つ目の構成要素と前記３つ目の構成要素がそれぞれ持つ機能を合わせ持つ）でも実現可能である。

（実施形態４）
図１２は本発明の実施形態４に係る建設機械としての油圧ショベルの概略構成を示す側面図である。本実施形態においては、実施形態１で説明した表示装置１３（図１に示す運転室１０内の前側に設けられた表示装置１３）が果たしている機能を表示装置１３に代えて、図１２に示す運転室１０内のオペレータ１００が装着するメガネ型の透過式ヘッドマウントディスプレイ（以下、「メガネ型の透過式ＨＭＤ」とも称す）１１０で実現している。

このような構成を採用したことにより、周囲作業エリア（対象とする作業現場としての起伏のある土地）の目標位置への先端アタッチメント（バケット６）のアプローチが、より直感的に把握し易く、オペレータにとって作業がさらに容易になるガイダンス機能を有するばかりか、実施形態１で説明した表示装置１３のような大型の透過型ＨＵＤを運転室１０内の前側に設置する必要がなくなるという効果もある。

なお、実施形態１～３で説明した表示装置１３としての透過型ＨＵＤや実施形態４で説明した表示装置としてのメガネ型の透過式ＨＭＤは、いずれも運転室１０内で用いることを前提としているが、本発明に係る表示装置は必ずしも運転室１０内に存在する必要はない。例えば、表示装置として、油圧ショベル（建設機械）を運転室１０外から（オペレータが遠隔操作装置を用いて）遠隔操作するための遠隔操作支援用モニタを採用することも可能である（詳細は、後記実施形態５および６で述べる）。このような遠隔操作支援用モニタであれば、周囲作業エリア（対象とする作業現場としての起伏のある土地やビル等）の目標位置への先端アタッチメントのアプローチが、より直感的に把握し易く、オペレータにとって作業がさらに容易になるガイダンス機能を有する。そればかりか、オペレータが前記ガイダンス機能を活用する際に、対象とする作業現場から視点を移動する必要がなくなり、作業効率が低下しないという作用効果も奏する。また、前記遠隔操作支援用モニタであれば、オペレータは、必ずしも実際の作業現場にいる必要もなく、建物の中から建設機械を遠隔操作することも可能になる。このように、オペレータが実際に作業する場所の自由度も高まるという効果もある。

（実施形態５）
図１３は本発明の実施形態５に係る建設機械としての油圧ショベルの主要機能ブロック図である。本実施形態においては、実施形態３で説明した（図１１に示す）主要機能ブロックが、制御装置２０と表示装置１３の境で機械的に分離し、無線通信で接続されていること、および、表示装置１３が油圧ショベル（建設機械）を運転室１０外から（オペレータが遠隔操作装置を用いて）遠隔操作するための遠隔操作支援用モニタであることが特徴である。したがって、この点について、以下に詳述し、共通する構成要素に関しては、同一番号を付して詳細な説明は省略する。

図１３において、表示装置１２０は油圧ショベル（建設機械）を運転室１０外から遠隔操作するための遠隔操作支援用モニタ、１３０は建設機械（油圧ショベル）側に、表示制御部２０１に接続された送信装置、１４０は遠隔操作支援用モニタ側に、表示装置１２０（前記遠隔操作支援用モニタ）に接続された受信装置である。

実施形態１で詳述したアタッチメント関連情報が送信装置１３０から受信装置１４０へ無線通信で送信されるように構成されている。なお、無線通信は、携帯電話網や無線ＬＡＮなどの電波による。

本実施形態で説明したような構成を採用したことにより、油圧ショベル（建設機械）側で、前記アタッチメント関連情報（前記アタッチメントの形状情報と前記アタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリアの三次元形状情報に前記アタッチメントのうちの少なくとも先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影した情報＝画像）を生成し、表示装置１２０（前記遠隔操作支援用モニタ）側に送信するため、表示装置１２０（前記遠隔操作支援用モニタ）側では前記画像を受信し、表示するだけで済む。したがって、表示装置１２０（前記遠隔操作支援用モニタ）側の機器を簡素に構成できる。

（実施形態６）
図１４は本発明の実施形態６に係る建設機械としての油圧ショベルの主要機能ブロック図である。本実施形態においては、実施形態５で説明した（図１３に示す）主要機能ブロックの構成に代えて、アタッチメント状態検出装置１２、施工現場の三次元形状データ１７、ＧＰＳによる自車位置情報１８および上部旋回体状態検出装置１６と制御装置２０の境で機械的に分離し、無線通信で接続されていることが特徴である。したがって、この点について、以下に詳述し、共通する構成要素に関しては、同一番号を付して詳細な説明は省略する。

図１４において、１５０は建設機械（油圧ショベル）側に、アタッチメント状態検出装置１２が検出した前記アタッチメントの状態に関するアタッチメント基礎データと前記周囲作業エリアの三次元形状情報の基礎となる周囲作業エリア基礎データ（例えば、施工現場の三次元形状データ１７、ＧＰＳによる自車位置情報１８および上部旋回体状態検出装置１６の情報）が入力される送信装置、１６０は遠隔操作支援用モニタ側に、送信装置１５０から送信された前記アタッチメント基礎データと前記周囲作業エリア基礎データを無線通信で受信する受信装置である。

受信装置１６０で受信した前記アタッチメント基礎データに基づいてアタッチメント位置情報を生成するアタッチメント位置情報生成部２００と、受信装置１６０で受信した前記周囲作業エリア基礎データに基づいて前記周囲作業エリアの三次元形状情報を生成する周囲形状情報生成部２０２と、が表示制御部２０１に接続され、表示制御部２０１が表示装置１２０（前記遠隔操作支援用モニタ）に接続されるように構成されている。

本実施形態で説明したような構成を採用したことにより、建設機械（油圧ショベル）側に設けられた送信装置１５０から送信された前記アタッチメント基礎データと前記周囲作業エリア基礎データを基に、表示装置１２０（前記遠隔操作支援用モニタ）側で、前記アタッチメント関連情報（前記アタッチメントの形状情報と前記アタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリアの三次元形状情報に前記アタッチメントのうちの少なくとも先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影した情報＝画像）を生成できる。したがって、振動や衝撃が多い油圧ショベル（建設機械）側に、前記画像の生成を行なう処理装置を搭載しないで済むため、油圧ショベル（建設機械）側の構成を簡素にできる。

また、実施形態１～６においては、周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）にアタッチメントのうちの先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影する例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、先端アタッチメント（バケット６やニブラ５４）以外のブーム４、アーム５、ブーム５１、第１アーム５２及び第２アーム５３のいずれかの形状情報も含めて適宜、周囲作業エリアの三次元形状情報（周囲形状情報）に投影することも可能である。すなわち、本発明に係るアタッチメント関連情報は、アタッチメントの形状情報とアタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリアの三次元形状情報に前記アタッチメントのうちの少なくとも先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影した情報である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１下部走行体
２旋回機構
３上部旋回体
４、５１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運転室
１１フロントガラス
１２、５５アタッチメント状態検出装置
１２ａ、５５ａブーム角度センサ
１２ｂアーム角度センサ
１２ｃバケット角度センサ
１３、１２０表示装置
１４周囲形状検出装置
１５、５０アタッチメント
１６上部旋回体状態検出装置
１７施工現場の三次元形状データ
１８ＧＰＳによる自車位置情報
１９投影方向指示入力装置
２０制御装置
３０、６０三次元形状情報
４０、７０投影像
５２第１アーム
５３第２アーム
５４ニブラ
５４ａニブラ５４の中心として設定した点
５５ｂ第１アーム角度センサ
５５ｃ第２アーム角度センサ
５５ｄニブラ角度センサ
６０ａ、６０ｂビルの壁面
９０土地
１００オペレータ
１１０メガネ型の透過式ＨＭＤ
１３０、１５０送信装置
１４０、１６０受信装置
２００アタッチメント位置情報生成部
２０１表示制御部
２０２周囲形状情報生成部
２０３投影方向情報生成部

Claims

アタッチメントの状態を検出するアタッチメント状態検出装置と、
前記アタッチメント状態検出装置が検出した前記アタッチメントの状態に基づいて、アタッチメント位置情報を生成するアタッチメント位置情報生成部と、
表示装置と、
前記アタッチメント位置情報生成部が生成した前記アタッチメント位置情報と周囲作業エリアの三次元形状情報とに基づいたアタッチメント関連情報を前記表示装置に表示する制御を行う表示制御部と、
を備え、
前記アタッチメント関連情報は、前記アタッチメントの形状情報と前記アタッチメント位置情報を基に、前記周囲作業エリアの三次元形状情報に前記アタッチメントのうちの少なくとも先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影した投影像が重畳された情報であることを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記周囲作業エリアの三次元形状情報に前記先端アタッチメントの形状情報を任意方向から投影した情報は、前記先端アタッチメントの投影像が前記周囲作業エリアの三次元形状情報に重畳された情報であり、
前記投影像は、前記周囲作業エリアの三次元形状情報と前記先端アタッチメントの形状情報との間の距離情報に応じた、色の濃淡または色の種類で表現されていることを特徴とする建設機械。
請求項１または２に記載の建設機械において、
前記周囲作業エリアの三次元形状を検出する周囲形状検出装置と、
前記周囲形状検出装置が検出した前記周囲作業エリアの三次元形状に基づいて前記周囲作業エリアの三次元形状情報を生成する周囲形状情報生成部と、
をさらに備えたことを特徴とする建設機械。
請求項３に記載の建設機械において、
前記周囲形状検出装置によって、前記アタッチメント位置情報を生成することを特徴とする建設機械。
請求項１～４のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記表示装置は、運転室内の前側に設けられた透過型ヘッドアップディスプレイであることを特徴とする建設機械。
請求項１～４のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記表示装置は、運転室内のオペレータが装着するメガネ型の透過式ヘッドマウントディスプレイであることを特徴とする建設機械。
請求項１～４のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記建設機械側に、前記表示制御部に接続された送信装置が設けられ、
前記表示装置が、前記建設機械を運転室外から遠隔操作するための遠隔操作支援用モニタであるとともに、
前記遠隔操作支援用モニタ側に、前記遠隔操作支援用モニタに接続された受信装置が設けられ、
前記アタッチメント関連情報が前記送信装置から前記受信装置へ無線通信で送信されるように構成されていることを特徴とする建設機械。
請求項１または２に記載の建設機械において、
前記建設機械側に、前記アタッチメント状態検出装置が検出した前記アタッチメントの状態に関するアタッチメント基礎データと前記周囲作業エリアの三次元形状情報の基礎となる周囲作業エリア基礎データが入力される送信装置が設けられ、
前記表示装置が、前記建設機械を運転室外から遠隔操作するための遠隔操作支援用モニタであるとともに、
前記遠隔操作支援用モニタ側に、前記送信装置から送信された前記アタッチメント基礎データと前記周囲作業エリア基礎データを無線通信で受信する受信装置が設けられ、
前記受信装置で受信した前記アタッチメント基礎データに基づいてアタッチメント位置情報を生成するアタッチメント位置情報生成部と、前記受信装置で受信した前記周囲作業エリア基礎データに基づいて前記周囲作業エリアの三次元形状情報を生成する周囲形状情報生成部と、が前記表示制御部に接続され、
前記表示制御部が前記遠隔操作支援用モニタに接続されるように構成されたことを特徴とする建設機械。