JP7153627B2 - 作業機械および周囲監視システム - Google Patents

Description

本発明は、作業機械および周囲監視システムに関する。

油圧ショベルなどの作業機械においては、オペレータの運転支援に関する技術として作業機械の周囲監視を補助するものが知られている。例えば、特許文献１には、作業機械の周辺の所定範囲内に存在する所定の物体を検知する物体検知部と、前記物体検知部により前記物体が検知された場合、音による警報を行う警報部と、を備え、前記警報部は、前記物体検知部により前記物体が検知された状態が継続している場合、所定の条件が成立したときに、前記音による警報を停止すると共に、前記音による警報の停止後、光による警報を行う作業機械用周辺監視システムが開示されている。

特開２０１８－１１１９８１号公報

上記従来技術においては、作業機械の周辺に監視対象である所定の物体が存在していることをオペレータが認識しているような状況で警報音を光による警報に切り換えることによってオペレータの煩わしさの抑制を図っている。しかしながら、例えば、直射日光によって光による警報のオペレータからの視認性が著しく低下してしまう場合や、オペレータが光による警報を見ていない場合などには、オペレータが光による警報を認識できないおそれがある。また、作業機械の周囲監視において、物体を検知した際に作業機械の動作を制限することで安全性を高めることも考えられるが、種々の要因によって動作を制限する機能が必ずしも働く状況であるとは限られず、周囲監視におけるオペレータの運転支援としては検討の余地が残されている。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができ、なおかつ安全性能を高めた作業機械および周囲監視システムを提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車体と、前記車体に設けられたフロント作業機と、前記車体および前記フロント作業機を操作する操作信号をオペレータの操作に基づいて出力する操作装置と、前記車体の周囲の物体を検知するセンサと、を備えた作業機械において、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記車体および前記フロント作業機の動作を制御するとともに、前記センサにより前記物体が検知された場合に、前記操作信号を制限することで前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する動作制限制御を行う制御装置と、前記制御装置に前記動作制限制御の有効と無効を指示する指示装置と、を備え、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知されているときに、前記指示装置により前記動作制限制御が無効とされている状態、または前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されている場合には第一状態の警告によって前記オペレータに報知し、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知されているときに、前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されていない場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告によって前記オペレータに報知するものとする。

本発明によれば、作業機械の周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することがで、なおかつ安全性能を高めることができる。

作業機械の一例である油圧ショベルの外観を概略的に示す斜視図である。 油圧ショベルに適用される油圧回路システムの一部を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 油圧ショベルのセンサの配置および検知範囲を模式的に示す上面図である。 油圧ショベルの周囲監視システムに係る構成を抜き出して模式的に示す機能ブロック図である。 第１の実施の形態に係る制御装置の処理内容を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る制御装置の処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例とし、油圧ショベルを示して説明するが、クレーンやホイールローダのような他の作業機械にも本発明を適用することが可能である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図５を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を概略的に示す斜視図である。

図１において、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体１ｅ及び下部走行体１ｅに対して旋回可能に設けられた上部旋回体１ｄにより構成された車体１Ｂと、上部旋回体１ｄの前側に俯仰動可能に設けられたフロント作業機１Ａとから概略構成されている。

フロント作業機１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃ）を連結して構成されている。ブーム１ａの基端は上部旋回体１ｄの前部に回動可能に支持されている。また、ブーム１ａの先端にはアーム１ｂの一端が回動可能に連結されており、アーム１ｂの他端（先端）にはバケット１ｃが回動可能に連結されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃは、油圧アクチュエータであるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、及びバケットシリンダ３ｃによってそれぞれ駆動される。

下部走行体１ｅは、左右一対のクローラフレームにそれぞれ掛け回された一対のクローラを図示しない減速機構等を介してそれぞれ油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ３ｅ，３ｆで駆動して走行するように構成されている。なお、図１において、走行油圧モータ３ｅ，３ｆは、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。

上部旋回体１ｄは、基部となる旋回フレーム上に各部材を配置して構成されており、旋回フレームが油圧アクチュエータである旋回油圧モータ３ｄにより下部走行体１ｅに対して旋回駆動されることにより、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回可能となっている。

上部旋回体１ｄの旋回フレーム上の前側には、オペレータが搭乗して油圧ショベル１の操作を行うための運転室１ｆが配置されているほか、原動機であるエンジン２５、エンジン２５により駆動される油圧ポンプ２６及びパイロットポンプ２７、各油圧アクチュエータ（走行油圧モータ３ｅ，３ｆ、旋回油圧モータ３ｄ、ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ）を駆動するための油圧回路システムなどが搭載されている（図２参照）。また、上部旋回体１ｄには、油圧ショベル１の全体の動作を制御する制御装置２０が配置されている。

運転室１ｆ内には、オペレータが着座する座席や、フロント作業機１Ａの駆動操作、上部旋回体１ｄの旋回操作、下部走行体１ｅの走行操作などを行う操作装置４（図２参照）、ゲートロックレバー、座席に着座したオペレータが見やすい位置であって外部視野の妨げにならない位置に配置されたモニタなどが設けられている。なお、運転室１ｆ内に配置された構成については図１における図示を省略する。

図２は、油圧ショベルに適用される油圧回路システムの一部を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。なお、図２においては、油圧ショベル１の複数の油圧アクチュエータのうち旋回油圧モータ３ｄに係る構成を代表して示している。

図２において、油圧回路システムは、原動機であるエンジン２５と、エンジン２５によって駆動される油圧ポンプ２６及びパイロットポンプ２７と、油圧ポンプ２６から吐出された圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータ（図２では旋回油圧モータ３ｄのみを図示）と、油圧ポンプ２６から複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁（ここでは、旋回油圧モータ３ｄに係る方向切換弁２８のみを図示）と、複数の油圧アクチュエータの動作を指示し、複数の方向切換弁を切り換えるパイロット圧（操作信号）を生成する油圧パイロット式の操作装置（ここでは、旋回操作に係る操作装置４のみを図示）とを備えている。

方向切換弁２８は、センタバイパス型であり、センタバイパスライン２８ａ上に位置するセンタバイパス通路を有している。センタバイパス通路は、センタバイパスライン２８ａに直列に接続されており、方向切換弁２８のスプールが中立位置にあるときはセンタバイパス通路をセンタバイパスライン２８ａと連通し、方向切換弁２８のスプールが図２中左側又は右側の切換位置に切り換えられるとセンタバイパス通路をセンタバイパスライン２８ａから遮断するようになっている。センタバイパスライン２８ａの上流側は油圧ポンプ２６の吐出ライン２６ａに接続され、センタバイパスライン２８ａの下流側はタンクライン２９ａを介して圧油タンク２９に接続されている。

操作装置４は、例えば操作レバーであり、その操作量（傾倒量）に応じてパイロットポンプ２７の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成する一対のパイロット弁を有している。また、操作装置４は、操作レバーの各方向への傾倒量、すなわちレバー操作量をそれぞれ電気的に検知する操作量センサ４ａ，４ｂを含んでおり、操作量センサ４ａ，４ｂが検出したレバー操作量は制御装置２０に出力される。

方向切換弁２８は、操作装置４からのパイロット圧（操作信号）によって切り換えられる。したがって、例えば、操作装置４を中立位置から左旋回に対応する方向（例えば左側）に操作すると、その操作量に応じて一方のパイロット弁で生成されたパイロット圧が操作信号として方向切換弁２８の図２中右側の受圧部へ出力され、これによって方向切換弁２８が図２中右側の切換位置に切り換えられ、旋回油圧モータ３ｄが回転して、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して左方向に旋回するようになっている。一方、例えば、操作装置４を中立位置から右旋回に対応する方向（例えば右側）に操作すると、その操作量に応じて他方のパイロット弁で生成されたパイロット圧が操作信号として方向切換弁２８の図２中左側の受圧部へ出力され、これによって方向切換弁２８が図２中左側の切換位置に切り換えられ、旋回油圧モータ３ｄが回転して、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して右方向に旋回するようになっている。

操作装置４から方向切換弁２８の２つの受圧部への管路には、それぞれ、電磁弁２３ａ，２３ｂが設けられている。電磁弁２３ａ，２３ｂは、操作装置４から方向切換弁２８に出力されるパイロット圧（操作信号）を制限する制限装置を構成するものであり、後述する制御装置２０からの電磁弁電流（指令信号）に基づいてパイロット圧（操作信号）を制限することにより油圧アクチュエータである旋回油圧モータ３ｄの動作速度を制限する。以降、この制御を必要に応じて動作制限制御と称する。

また、電磁弁２３ａ，２３ｂから方向切換弁２８の２つの受圧部への管路には、それぞれ、圧力センサ２３ｃ，２３ｄが設けられている。圧力センサ２３ｃ，２３ｄは、電磁弁２３ａ，２３ｂを介して方向切換弁２８に供給されるパイロット圧（操作信号）の圧力を検出し、検出結果を制御装置２０に出力する。

パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａには、パイロットポンプ２７の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁（図示せず）が設けられている。また、パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａにはロック弁２７ｂが設けられており、このロック弁２７ｂは、運転室１ｆ内に設けられたゲートロックレバーの操作に応じて切り換えられる。ゲートロックレバーは、ゲートロックレバー４ｆがロック解除位置（下降位置）にある場合に閉じ状態、ロック位置（上昇位置）にある場合に開き状態となるポジションスイッチ（図示せず）を有している。例えば、ゲートロックレバーが下降位置に操作されてポジションスイッチが閉じ状態になると、ポジションスイッチを介してロック弁２７ｂのソレノイド部が通電され、ロック弁２７ｂが連通位置に切り換えられる。これにより、パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａが連通されて、パイロットポンプ２７の吐出圧が操作装置４などに導入される。すなわち、操作装置４などの操作によるパイロット圧の生成が可能となり、油圧アクチュエータを作動させることができる（作業可能状態）。一方、ゲートロックレバーが上昇位置に操作されてポジションスイッチが開き状態になると、ロック弁２７ｂが遮断位置に切り換えられる。これにより、パイロットポンプ２７の吐出ライン２７ａが遮断される。すなわち、操作装置４などを操作してもパイロット圧が生成されない状態となり、油圧アクチュエータが作動しないようになっている（作業不可状態）。

なお、図２に図示しない左右の走行油圧モータ３ｅ，３ｆ、ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、及びバケットシリンダ３ｃに係る油圧回路システムも旋回油圧モータ３ｄに係る油圧回路システムと同様の構成を備えている。例えば、走行操作に係る操作装置から走行油圧モータ３ｅ，３ｆのそれぞれの方向切換弁の２つの受圧部への管路には、それぞれ、電磁弁２４ａ，２４ｂ（後の図４参照）が設けられており、制御装置２０からの電磁弁電流（指令信号）に基づいてパイロット圧（操作信号）を制限することにより油圧アクチュエータである走行油圧モータ３ｅ，３ｆの動作速度を制限する（すなわち、動作制限制御を行う）。

図３は、油圧ショベルのセンサの配置および検知範囲を模式的に示す上面図である。

図１及び図３に示すように、上部旋回体１ｄの上部の左右および後方には、上部旋回体１ｄの周囲の物体を検知するための複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが搭載されている。センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、油圧ショベル１におけるオペレータの運転支援として周囲監視を行う周囲監視システム（後述）の一部を構成している。複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、その配置に応じて、それぞれ、後方センサ１３ａ、右側方センサ１３ｂ、及び左側方センサ１３ｃと称する。すなわち、複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、上部旋回体１ｄの後方に設けられて上部旋回体１ｄの後方を検知可能範囲１３１ａとする後方センサ１３ａと、上部旋回体１ｄの右側方に設けられて上部旋回体１ｄの右側方を検知可能範囲１３１ｂとする右側方センサ１３ｂと、上部旋回体１ｄの左側方に設けられて上部旋回体１ｄの左側方を検知可能範囲１３１ｃとする左側方センサ１３ｃとから構成されている。

また、図３に示すように、油圧ショベル１の周囲には、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによる物体の検知を行う検知範囲１４，１５，１６が設定されている。検知範囲１４は、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回動作を行う場合の上部旋回体１ｄの後端の旋回範囲に基づいて定められた検知範囲である。検知範囲１５は、下部走行体１ｅの走行動作における後方側に下部走行体１ｅの幅および走行速度（走行可能速度）に基づいて定められた検知範囲である。検知範囲１６は、上部旋回体１ｄが下部走行体１ｅに対して旋回動作を行う場合のフロント作業機１Ａの先端の旋回範囲に基づいて定められた検知範囲である。

センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃから物体までの距離および方向を検知し、検知した物体の３次元座標系における位置を検知結果として出力するものであり、例えば、赤外線深度センサである。なお、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、物体を検知してその位置を特定することができれば良く、例えば、ミリ波センサやステレオカメラを用いたセンサなどを用いても良い。センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの上部旋回体１ｄに対する相対的な取り付け位置は設計情報などにより予め定められているので、設計情報とセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果とから、検知した物体の上部旋回体１ｄに対する相対位置（３次元座標系における相対位置）を特定することができる。

以上のように構成した本実施の形態の油圧ショベル１は、オペレータの運転支援として、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に基づいて油圧ショベル１の周囲監視を行う周囲監視システムを有している。

図４は、本実施の形態に係る油圧ショベルの周囲監視システムに係る構成を抜き出して模式的に示す機能ブロック図である。

図４において、周囲監視システムは、複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、圧力センサ２３ｃ，２３ｄと、操作量センサ４ａ，４ｂと、動作制限制御のＯＮ／ＯＦＦを指示する指示装置３１と、制限装置としての電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂと、運転室１ｆ等に設けられた警告装置としての音声出力装置３０と、複数のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に基づいて電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂへの指令信号と音声出力装置３０への指令信号とを生成して出力する制御装置２０とから構成されている。

ここで、制限装置（電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）及び警告装置（音声出力装置３０）は、オペレータの運転支援を行う運転支援装置の一部を構成している。

制限装置は、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に応じた制御装置２０の制御により、油圧ショベル１の走行動作や旋回動作を制限する（すなわち、動作制限制御を行う）ことでオペレータの運転支援を行う。指示装置３１は、例えば、運転室１ｆ内に設けらえており、オペレータの操作によって動作制限制御の機能を有効（ＯＮ）とするか無効（ＯＦＦ）とするかを指示する。

警告装置である音声出力装置３０は、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に応じた制御装置２０による制御に基づいて音声情報を伝えることでオペレータの運転支援を行う。音声出力装置３０は、制御装置２０からの指令に応じて種々の音（音声情報）を出力することができる。音声出力装置３０が出力する音には、例えば、第一状態の音と第二状態の音とがある。第一状態の音および第二状態の音はともに警報（警告）効果を有するものであり、第一状態の音の方が第二状態の音に比べてより警報効果（警告強度）が強いものとする。具体的には、例えば、第二状態の音と比較して、第一状態の音の音を大きくしたり、音圧を大きくしたり、人がより認識しやすい周波数にしたりすることが考えられる。

なお、音声出力装置３０は、少なくとも第一状態の音と第二状態の音の２種類の音（音声、ブザー音、メロディ、など）を出力可能であれば良く、例えば、スピーカーやブザー等である。また、音声出力装置３０としては、音量や音圧、音質などの異なる２種類以上のスピーカーやブザーを併せて用いてもよいし、或いは１つのスピーカーやブザーで入力信号を変化させて音量や音圧、音質などを変えるように構成してもよい。

また、本実施の形態においては、警告装置として音声出力装置３０を用いる場合を例示して説明するが、警告強度の異なる警告（例えば、第一状態の警告と第二状態の警告）をオペレータに対して発することができるものであれば警告装置として用いることができる。すなわち、例えば、音声出力装置３０に代えて、種々の情報を表示可能な表示装置を警告装置として備え、警告強度の異なる第一状態の表示および第二状態の表示によってオペレータに対して警告を発するように構成しても良い。この場合には、例えば、第二状態の表示よりも警告強度が強い第一状態の表示と、第二状態の表示とを表示することでオペレータの警告を発する。また、例えば、音声出力装置３０に代えて、種々の状態の発行が可能な発光装置を警告装置として備え、警告強度の異なる第一状態の光および第二状態の光によってオペレータに対して警告を発するように構成しても良い。この場合には、例えば、第二状態の光よりも警告強度が強い第一状態の光と、第二状態の光とを発することでオペレータの警告を発する。また、例えば、音声出力装置３０に代えて、種々の振動によってオペレータに情報を報知可能な振動装置を警告装置として備え、警告強度の異なる第一状態の振動および第二状態の振動によってオペレータに対して警告を発するように構成しても良い。この場合には、例えば、第二状態の光よりも警告強度が強い第一状態の振動と、第二状態の振動とを行うことでオペレータの警告を発する。また、これらの組み合わせによって警告強度の異なる警告（例えば、第一状態の警告と第二状態の警告）をオペレータに対して発するように構成しても良い。

制御装置２０は、周囲監視システムに係る機能部として、検知位置判定部２０ａと、動作制限制御部２０ｂと、音声出力制御部２０ｃとを有している。

検知位置判定部２０ａは、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果に基づいて、検知された物体の検知位置を判定し、判定結果を動作制限制御部２０ｂ及び音声出力制御部２０ｃに出力する。また、検知位置判定部２０ａは、検知範囲１４，１５，１６の情報を有しており、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの検知結果（位置情報）と検知範囲１４，１５，１６とを比較することで、検知された物体が検知範囲１４，１５，１６の何れの位置にあるかを判定することができる。

動作制限制御部２０ｂは、オペレータの指示装置３１の操作によって動作制限制御をＯＮとする（機能を有効とする）指示がなされている場合には、検知位置判定部２０ａの判定結果、すなわち、検知された物体の位置が検知範囲１４，１５，１６の何れであるかに基づいて、操作装置４から出力される操作信号を制限する制限装置としての電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを制御することにより、下部走行体１ｅの走行動作と上部旋回体１ｄの下部走行体１ｅに対する旋回動作との少なくとも何れか一方を制限する。例えば、上部旋回体１ｄの旋回動作中には検知範囲１４を検知対象の範囲とし、検知範囲１４において物体を検知した場合には、電磁弁２３ａ，２３ｂに指令信号を出力することで上部旋回体１ｄの旋回動作を制限する。また、下部走行体１ｅの走行動作中には検知範囲１５を検知対象の範囲とし、検知範囲１５において物体を検知した場合には、電磁弁２４ａ，２４ｂに指令信号を出力することで下部走行体１ｅの走行動作を制限する。なお、オペレータの指示装置３１の操作によって動作制限制御をＯＦＦとする（機能を無効とする）指示がなされている場合には、動作制限制御部２０ｂは電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの制御、すなわち、動作制限制御を行わない。

また、動作制限制御部２０ｂは、圧力センサ２３ｃ，２３ｄからの検出結果に基づいて、動作制限制御が有効か否か、すなわち、電磁弁２３ａ，２３ｂが正常に動作しているか否かを判定する。具体的には、動作制限制御がＯＮであって、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって物体が検知され、旋回動作や走行動作の動作制限制御を行うために動作制限制御部２０ｂから電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂへの指令信号を出力した場合、すなわち、方向切換弁２８などへのパイロット圧を制限する（減圧する）制御が行われている場合に、電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを介したパイロット圧の圧力が予め定めた圧力以下に制限されているか（減圧されているか）否かを判定することで、動作制限制御が有効（正常）か否（異常）かを判定する。動作制限制御部２０ｂは、動作制限制御が有効か否かの判定結果、すなわち、電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂがそれぞれ正常であるか異常であるかを音声出力制御部２０ｃに出力する。

音声出力制御部２０ｃは、検知位置判定部２０ａの判定結果と、動作制限制御部２０ｂの判定結果と、操作量センサ４ａ，４ｂの検出結果とに基づいて音声出力装置３０を制御することにより、オペレータへの検知内容の報知を行う。

図５は、制御装置の処理内容を示すフローチャートである。

図５において、制御装置２０の動作制限制御部２０ｂ及び音声出力制御部２０ｃは、まず、検知位置判定部２０ａからの判定結果に基づいて、物体が検知されたか否かを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には、処理を終了する。

また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳである場合には、動作制限制御部２０ｂは、動作制限制御がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、動作制限制御が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力制御部２０ｃは、操作量センサ４ａ，４ｂからの検出結果に基づいて、操作装置４が操作されているか否かを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力装置３０を制御して第二状態の音を出力し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。

また、ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合、すなわち、動作制限制御がＯＦＦである場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１２０の判定結果がＮＯの場合に、すなわち、動作制限制御が無効である場合（異常である場合）には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、操作装置４の操作が行われている場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。

なお、図５に示す処理（ステップＳ１００～Ｓ１４１）は、油圧ショベル１が起動している状態においては、制御装置２０の動作に係るベースクロック等に基づいて継続的に繰り返し実行される。

以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。

従来技術においては、作業機械の周辺に監視対象である所定の物体が存在していることをオペレータが認識しているような状況で警報音を光による警報に切り換えることによってオペレータの煩わしさの抑制を図っていた。しかしながら、例えば、直射日光によって光による警報のオペレータからの視認性が著しく低下してしまう場合や、オペレータが光による警報を見ていない場合などには、オペレータが光による警報を認識できないおそれがある。また、作業機械の周囲監視において、物体を検知した際に作業機械の動作を制限する動作制限制御を行うことで安全性を高めることも考えられるが、動作制限制御を無効（ＯＦＦ）としている場合や、動作制限制御の機能に異常が生じている場合など、動作制限制御が必ずしも働く状況であるとは限られない。

これに対して本実施の形態においては、センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって物体が検知されている場合に、動作制限制御がＯＦＦ（無効）とされている場合、動作制限制御が異常である場合、又は、操作装置４が操作されている場合などのように、潜在的に作業機械と物体との接触の可能性が高まる場合には、物体が検知されたことを第一状態の音（警告強度が第二状態に対して相対的に強い音）によってオペレータに報知することで、オペレータがより確実に警報に気づくようにするとともに、動作制限制御が正常である場合、かつ、操作装置４が操作されていない場合には、物体が検知されたことを第一状態の音とは異なる第二状態の音（警告強度が第一状態に対して相対的に弱い音）によってオペレータに報知するように構成したので、周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができる。

すなわち、例えば、物体を検知して警報が鳴っている場合に、オペレータが警報に気づいていない場合、または、警報には気付いているが一定時間が経過したことによって警報に対する意識が薄れてしまっている場合には、操作レバーを操作してしまう恐れがある。したがって、このような場合には、操作レバーを操作した際に警報レベルを上げる、すなわち、警報効果の大きい音声情報をオペレータに伝えることにより、警報の実効性を向上させることができる。

また、油圧ショベルなどの旋回動作を行う作業機械の場合には、旋回動作と走行動作とで物体と作業機械との接触防止を考慮すべき範囲（すなわち、物体を検知すべき範囲）が異なる。例えば、図３に示したように、旋回動作において作業機械と物体との接触を考慮すべき範囲は検知範囲１４であり、走行動作においては検知範囲１５である。したがって、検知範囲１５で物体を検知している場合には、旋回動作のための操作装置の操作は低リスクの操作であるといえるし、走行動作のための操作装置の操作はリスクの高い操作であるといえる。このように、リスクが高いレバー操作の場合には警報効果を大きく（警告強度を強く）、リスクが低いレバー操作の場合には警報効果を小さく（警告強度を弱く）することで、オペレータの煩わしさを低減することができ、なおかつ安全性を高めることができる。

また、本実施の形態においては、例えば、図５に示したように、動作制限制御がＯＮであり、かつ、有効である場合であってもレバー操作が無い場合には、検知した物体と油圧ショベル１（フロント作業機１Ａ、車体１Ｂ）との接触の可能性が無いため、第一状態の音よりも警告強度の弱い第二の音を用いるように構成したので、リスクに対して不当に警告強度の強い音でオペレータに報知することがなくなり、オペレータの煩わしさを低減することができる。

また、本実施の形態においては、旋回動作や走行動作に係る方向切換弁の受圧部に導かれるパイロット圧を検出する圧力センサを設け、圧力センサの検出結果から動作制限制御が有効であるか否かを判定することで動作制限制御の実効性を監視し、動作制限制御がＯＮの場合に、方向切換弁の受圧部に入力されるパイロット圧を制限する電磁弁が故障などの異常によって動作しない場合であっても、より警告強度の強い第一状態の音でオペレータに報知することで、動作制限制御の異常をオペレータに報知するよう構成したので、周囲監視システム全体の安全性をより向上することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図６を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、操作装置の操作対象によって音声出力の仕方を変えたものである。

図６は、本実施の形態に係る制御装置の処理内容を示すフローチャートである。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図６において、制御装置２０の動作制限制御部２０ｂ及び音声出力制御部２０ｃは、まず、検知位置判定部２０ａからの判定結果に基づいて、物体が検知されたか否かを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には、処理を終了する。

また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、物体が検知された場合には、検知位置が旋回動作に係る範囲である検知範囲１４（図３参照）であるか否かと（ステップＳ１０１）、検知位置が走行動作に係る範囲である検知範囲１５（図３参照）であるか否かとを判定し（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の判定結果がともにＮＯの場合には、音声出力制御部２０ｃは、第二状態の音を出力し（ステップＳ１４２）、処理を終了する。

また、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の少なくとも一方の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、物体の検知位置が検知範囲１４，１５の少なくとも一方である場合には、動作制限制御部２０ｂは、動作制限制御がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、動作制限制御が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力制御部２０ｃは、操作量センサ４ａ，４ｂからの検出結果に基づいて、操作装置４が操作されているか否かを判定し（ステップＳ１３１）、判定結果がＹＥＳの場合には、音声出力装置３０を制御して第二状態の音を出力し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。

また、ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合、すなわち、動作制限制御がＯＦＦである場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１２０の判定結果がＮＯの場合に、すなわち、動作制限制御が無効である場合（異常である場合）には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。また、ステップＳ１３１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、操作装置４の操作が行われている場合には、第一状態の音を出力し（ステップＳ１４１）、処理を終了する。

なお、図６に示す処理（ステップＳ１００～Ｓ１４２）は、油圧ショベル１が起動している状態においては、制御装置２０の動作に係るベースクロック等に基づいて継続的に繰り返し実行される。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上のように構成した本実施の形態の特徴を説明する。

（１）上記の実施の形態では、車体１Ｂと、前記車体に設けられたフロント作業機１Ａと、前記車体および前記フロント作業機を操作する操作信号をオペレータの操作に基づいて出力する操作装置４と、前記車体の周囲の物体を検知するセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、を備えた作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記車体および前記フロント作業機の動作を制御するとともに、前記センサにより前記物体が検知された場合に、前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する動作制限制御を行う制御装置２０と、前記制御装置に前記動作制限制御の有効と無効を指示する指示装置３１と、を備え、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が無効とされている場合、または前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されている場合には第一状態の警告によって前記オペレータに報知し、前記制御装置は、前記センサによって前記物体が検知され前記指示装置により前記動作制限制御が有効とされた状態で前記操作装置が操作されていない場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告によって前記オペレータに報知するものとした。

これにより、作業機械の周囲監視における警報の実効性を確保しつつ、オペレータの煩わしさを抑制することができ、なおかつ安全性能を高めることができる。

（２）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記車体１Ｂは、下部走行体１ｅ、及び、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体１ｄとを有し、前記制御装置２０は、前記上部旋回体の旋回範囲に基づいて予め定められた検知範囲において前記物体が検知されているとき、前記指示装置からの指示信号を受信し、かつ前記操作装置によって前記上部旋回体の旋回動作が操作されている場合には、前記第一状態の音によって前記オペレータに報知するものとした。

（３）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記第一状態の警告および前記第二状態の警告は音であるものとした。

（４）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記車体１Bおよび前記フロント作業機１Aを駆動する複数の油圧アクチュエータ３ｄ，３ｅ，３ｆと、油圧ポンプ２６から前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流量を制御する方向切換弁２８と、前記方向切換弁を制御する前記操作信号としてのパイロット圧を減圧することで前記車体および前記フロント作業機の少なくとも一方の動作を制限する制限装置（例えば、電磁弁２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２２４ｂ）と、前記制限装置を介して前記方向切換弁に供給される前記操作信号としてのパイロット圧の大きさを検出する圧力センサ２３ｃ，２３ｄとを備え、前記制御装置は、前記操作信号としてのパイロット圧が予め定めた基準圧力よりも低い場合に前記指示装置からの指示信号を受信していると判定し、前記操作信号としてのパイロット圧が前記基準圧力以上の場合に記指示装置からの指示信号を受信していないと判定するものとした。

（５）また、上記の実施の形態では、車体１Ｂと、前記車体に設けられたフロント作業機１Ａと、前記車体および前記フロント作業機を操作するための操作信号を出力する操作装置４と、を備える作業機械（例えば、油圧ショベル１）のための周囲監視システムにおいて、前記車体の周囲の物体を検知するセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと前記センサからの検知信号を受信したとき前記車体または前記フロント作業機の動作を制御する制御機能を有する制御装置２０と、を備え、前記制御装置は、前記検知信号を受信したときに、前記制御機能が有効であるか否かと、前記操作装置が操作されているか否かとを判定し、前記制御機能が無効であると判定した場合、または前記制御機能が有効で前記操作装置が操作されていると判定した場合には、第一状態の警告を発するための指令を発信し、前記制御機能が有効であると判定し、かつ前記操作装置が操作されていないと判定した場合には前記第一状態の警告よりも警告強度が弱い第二状態の警告を発するための指令を発信するものとした。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１…油圧ショベル、１Ａ…フロント作業機、１Ｂ…車体、１ａ…ブーム、１ｂ…アーム、１ｃ…バケット、１ｄ…上部旋回体、１ｅ…下部走行体、１ｆ…運転室、３ａ…ブームシリンダ、３ｂ…アームシリンダ、３ｃ…バケットシリンダ、３ｄ…旋回油圧モータ、３ｅ…走行油圧モータ、３ｆ…走行油圧モータ、４…操作装置、４ａ，４ｂ…操作量センサ、４ｆ…ゲートロックレバー、１３ａ…後方センサ、１３ｂ…右側方センサ、１３ｃ…左側方センサ、１４，１５，１６…検知範囲、２０…制御装置、２０ａ…検知位置判定部、２０ｂ…動作制限制御部、２０ｃ…音声出力制御部、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…電磁弁、２３ｃ，２３ｄ…圧力センサ、２５…エンジン、２６…油圧ポンプ、２６ａ…吐出ライン、２７…パイロットポンプ、２７ａ…吐出ライン、２７ｂ…ロック弁、２８…方向切換弁、２８ａ…センタバイパスライン、２９…圧油タンク、２９ａ…タンクライン、３０…音声出力装置、３１…指示装置、１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ…検知可能範囲

Claims (5)

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

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