特開 2022-155718 周囲監視装置、周囲監視方法及び周囲監視プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155718

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】周囲監視装置、周囲監視方法及び周囲監視プログラム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/24 20060101AFI20221006BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20221006BHJP

   B60R 1/00 20220101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

E02F9/24 B

E02F9/26 B

B60R1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059083

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(72)【発明者】

【氏名】堀 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 禎央

(72)【発明者】

【氏名】井上 大輔

(72)【発明者】

【氏名】大谷 栄介

【テーマコード（参考）】

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D015GA03

2D015GB06

2D015GB07

2D015HA03

(57)【要約】

【課題】作業車両の作業効率の低下を抑えつつ、作業車両の周囲の物体をより確実に検出できる周囲監視装置、周囲監視方法及び周囲監視プログラムを提供すること。
【解決手段】周囲監視装置１は、走行体１１０と、旋回体１２０と、作業機１３０を備える作業車両１００用の周囲監視装置１であって、送信波を送信して作業車両１００の周囲に存在する物体を検出するセンサ１０と、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１を設定する検出範囲設定部３４と、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する警戒領域設定部３６と、作業機１３０の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別部３７と、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別部３７によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定部３８と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載される旋回体と、前記旋回体に取り付けられる作業機を備える作業車両用の周囲監視装置であって、
送信波を送信して前記作業車両の周囲に存在する物体を検出する検出部と、
前記作業車両の状態に応じて前記検出部による物体の検出範囲を設定する検出範囲設定部と、
前記作業車両の状態に応じて前記検出部による物体の検出範囲内に警戒領域を設定する警戒領域設定部と、
前記作業機の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別部と、
前記警戒領域内において前記許容対象識別部によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定部と、を備える周囲監視装置。

【請求項2】

前記警戒領域内において前記許容対象識別部によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出された場合に、警報を発生する警報部を更に備える請求項１に記載の周囲監視装置。

【請求項3】

前記検出範囲設定部は、前記作業車両の状態に応じて前記送信波の送信方向を設定する請求項１又は２に記載の周囲監視装置。

【請求項4】

前記検出範囲設定部は、前記作業車両の状態に応じて前記検出部から物体を検出可能な距離を設定する請求項１又は２に記載の周囲監視装置。

【請求項5】

前記検出部から物体を検出可能な距離に応じて、前記送信波の送信パルス幅を設定するパルス幅設定部を更に備える請求項３に記載の周囲監視装置。

【請求項6】

走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載される旋回体と、前記旋回体に取り付けられる作業機を備える作業車両の周囲を監視する周囲監視方法であって、
送信波を送信して前記作業車両の周囲に存在する物体を検出する検出工程と、
前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲を設定する検出範囲設定工程と、
前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲内に警戒領域を設定する警戒領域設定工程と、
前記作業機の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別工程と、
前記警戒領域内において前記許容対象識別工程で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定工程と、を含む周囲監視方法。

【請求項7】

走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載される旋回体と、前記旋回体に取り付けられる作業機を備える作業車両の周囲を監視する周囲監視プログラムであって、
コンピュータに、
送信波を送信して前記作業車両の周囲に存在する物体を検出する検出工程と、
前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲を設定する検出範囲設定工程と、
前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲内に警戒領域を設定する警戒領域設定工程と、
前記作業機の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別工程と、
前記警戒領域内において前記許容対象識別工程で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定工程と、を実行させるための周囲監視プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業車両用の周囲監視装置、周囲監視方法及び周囲監視プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、油圧ショベル等の作業車両の周囲を監視する周囲監視装置が知られている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１には、キャビンにいる操作者の死角を撮像できるように取り付けられた画像センサと物体検出センサを有し、作業車両の周囲における人の存否を判定する装置が記載されている。特許文献２には、作業車両の周囲に位置する物体の３次元位置を検出する測距センサと上部旋回体の旋回角度を検出する角度センサを有し、上部旋回体の旋回角度に応じて、下部走行体が除外されるように監視領域が設定される装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６６８９６６９号

【特許文献2】特許第６７２９１４６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、走行体、旋回体、及び作業機がそれぞれ別々に駆動可能な作業車両では、その動作に応じて操作者の死角や周囲の物体との衝突の可能性が高い領域が変化する。特許文献１及び２に記載の装置では、作業車両の状態に応じてより確実に作業車両の周囲の物体を検出するという点で改善の余地がある。また、瓦礫や機材等の多量の物体を運搬する作業車両では、作業車両の周囲の物体の存在に対して必要以上に警報の発生や作業車両の停止動作が行われると作業車両による作業効率が低下するおそれがある。

【0005】

本発明は、作業車両の作業効率の低下を抑えつつ、作業車両の周囲の物体をより確実に検出できる周囲監視装置、周囲監視方法及び周囲監視プログラ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】

【0006】

本発明は、走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載される旋回体と、前記旋回体に取り付けられる作業機を備える作業車両用の周囲監視装置であって、送信波を送信して前記作業車両の周囲に存在する物体を検出する検出部と、前記作業車両の状態に応じて前記検出部による物体の検出範囲を設定する検出範囲設定部と、前記作業車両の状態に応じて前記検出部による物体の検出範囲内に警戒領域を設定する警戒領域設定部と、前記作業機の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別部と、前記警戒領域内において前記許容対象識別部によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定部と、を備える周囲監視装置に関する。

【0007】

前記警戒領域内において前記許容対象識別部によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出された場合に、警報を発生する警報部を更に備えていてもよい。

【0008】

前記検出範囲設定部は、前記作業車両の状態に応じて前記送信波の送信方向を設定してもよい。

【0009】

前記検出範囲設定部は、前記作業車両の状態に応じて前記検出部から物体を検出可能な距離を設定してもよい。

【0010】

前記検出部から物体を検出可能な距離に応じて、前記送信波の送信パルス幅を設定するパルス幅設定部を更に備えていてもよい。

【0011】

また本発明は、走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載される旋回体と、前記旋回体に取り付けられる作業機を備える作業車両の周囲を監視する周囲監視方法であって、送信波を送信して前記作業車両の周囲に存在する物体を検出する検出工程と、前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲を設定する検出範囲設定工程と、前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲内に警戒領域を設定する警戒領域設定工程と、前記作業機の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別工程と、前記警戒領域内において前記許容対象識別工程で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定工程と、を含む周囲監視方法に関する。

【0012】

また本発明は、走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載される旋回体と、前記旋回体に取り付けられる作業機を備える作業車両の周囲を監視する周囲監視プログラムであって、コンピュータに、送信波を送信して前記作業車両の周囲に存在する物体を検出する検出工程と、前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲を設定する検出範囲設定工程と、前記作業車両の状態に応じて前記検出工程における物体の検出範囲内に警戒領域を設定する警戒領域設定工程と、前記作業機の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別工程と、前記警戒領域内において前記許容対象識別工程で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定工程と、を実行させるための周囲監視プログラムに関する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、作業車両の作業効率の低下を抑えつつ、作業車両の周囲の物体をより確実に検出できる周囲監視装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両を示す側面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置の機能ブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両の停車時の検出範囲を示す平面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両の作業機の先端が図３の作業車両よりも旋回体に近い位置にある場合におけるセンサによる物体の検出範囲の一例を示す平面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両の前進時におけるセンサによる物体の検出範囲及び警戒領域の一例を示す平面図である。

【図6A】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置のセンサから送信させる送信波のパルス幅を示すグラフである。

【図6B】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置のセンサから送信させる送信波のパルス幅を示すグラフである。

【図7】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置による作業車両の周囲を監視する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図8】本発明の一実施形態に係る周囲監視方法の流れを示すフローチャートである。

【図9】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両の後退時におけるセンサによる物体の検出範囲及び警戒領域の一例を示す平面図である。

【図10】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両の旋回体が左旋回を開始する状態におけるセンサによる物体の検出範囲及び警戒領域の一例を示す平面図である。

【図11】本発明の一実施形態に係る周囲監視装置が搭載された作業車両の旋回体が右旋回を開始する状態におけるセンサによる物体の検出範囲及び警戒領域の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものでない。また、以下の説明において参照する各図は、本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものでない。

【0016】

本発明の周囲監視装置１について図１～図５を参照しながら説明する。図１は、作業車両１００の側面図である。図２は、周囲監視装置１の機能ブロック図である。図３は、作業車両１００の周囲における周囲監視装置１のセンサ１０による検出範囲Ｚ１の一例を示す平面図である。図４は、作業車両１００の作業機１３０の先端が図３の作業車両１００よりも旋回体１２０に近い位置にある場合におけるセンサ１０による検出範囲Ｚ１の一例を示す平面図である。図５は、作業車両１００の前進時におけるセンサ１０による検出範囲Ｚ１及び警戒領域Ｚ２の一例を示す平面図である。なお、図３～図５において破線はセンサ１０の検出範囲Ｚ１を示し、図５において二点鎖線はセンサ１０の警戒領域Ｚ２を示しており、白抜き矢印は作業車両１００の進行方向を示している。

【0017】

まず、周囲監視装置１が搭載される作業車両１００について図１を参照しながら説明する。作業車両１００は、油圧ショベルである。作業車両１００としては、油圧ショベルの他に例えば、移動式クレーン等の建設機械や土木機械、運搬車両、農業機械等が挙げられる。作業車両１００は、走行体１１０と、旋回体１２０と、作業機１３０を備える。

【0018】

走行体１１０は、旋回体１２０及び作業機１３０を搭載した状態で自走可能に構成される。

【0019】

旋回体１２０は、走行体１１０の上部に旋回可能に搭載される。旋回体１２０の前部左側には、作業車両１００の操作者が乗車する部分であるキャビン１２１が設けられる。キャビン１２１の右側には、作業機１３０が配置される。

【0020】

作業機１３０は、旋回体１２０の前方に延出するように旋回体１２０の前部右側に取り付けられる。作業機１３０は、ブーム１３１と、アーム１３２と、バケット１３３を有する。ブーム１３１は、細長棒状であり、旋回体１２０に対して上下方向に回転可能に旋回体１２０に取り付けられる。アーム１３２は、細長棒状であり、一端側がブーム１３１の旋回体１２０とは反対側の端部に回転可能に取り付けられ、他端側にバケット１３３が取り付けられる。バケット１３３は、アーム１３２の先端に回転可能に取り付けられる。

【0021】

次に、周囲監視装置１について説明する。周囲監視装置１は、作業車両１００の周囲の状況を監視するための装置である。図２に示すように、周囲監視装置１は、検出部であるセンサ１０と、カメラ２０と、制御部３０と、記憶部４０と、通信部５０を備える。

【0022】

センサ１０は、送信波を送信して作業車両１００の周囲に存在する物体を検出する。具体的には、センサ１０は、送信波である電磁波を送信し、作業車両１００の周囲の物体によって反射された反射波を受信する。センサ１０は、この受信した信号に基づいて物体に関する距離、角度、速度等の情報を生成する。センサ１０が送信する送信波としては、電磁波以外に、例えば、超音波等が挙げられる。センサ１０は、検出した物体に関する情報を制御部３０に送信する。

【0023】

センサ１０は、送信波の送信方向を変更可能に構成される。例えば、センサ１０は、その送信波の送信方向をビームフォーミングによって変更可能に構成してもよい。また例えば、センサ１０は、旋回体１２０に対するセンサ１０の角度を機械的に変えることで送信波の送信方向を変更可能に構成してもよい。また例えば、センサ１０は、視野中心の方向Ｃが異なる複数のアンテナ素子を含み、使用するアンテナ素子を選択することで送信波の送信方向を変更可能に構成してもよい。

【0024】

本実施形態では、周囲監視装置１は、４つのセンサ１０である前側センサ１１と、後側センサ１２と、右側センサ１３と、左側センサ１４と、を備える。

【0025】

前側センサ１１は、作業車両１００の旋回体１２０の前面１２２に配置される。前側センサ１１は、少なくとも旋回体１２０の前方に電磁波を送信可能に配置される。

【0026】

後側センサ１２は、作業車両１００の旋回体１２０の後面１２３に配置される。後側センサ１２は、少なくとも旋回体１２０の後方に電磁波を送信可能に配置される。

【0027】

右側センサ１３は、作業車両１００の旋回体１２０の右側面１２４に配置される。右側センサ１３は、少なくとも旋回体１２０の右方向に電磁波を送信可能に配置される。

【0028】

左側センサ１４は、作業車両１００の旋回体１２０の左側面１２５に配置される。左側センサ１４は、少なくとも旋回体１２０の左方向に電磁波を送信可能に配置される。

【0029】

カメラ２０は、任意の場所に配置され、例えば、前面１２２の面上や、前面１２２における前側センサ１１と作業機１３０の間などに配置される。カメラ２０は、少なくともアーム１３２及びバケット１３３の周囲を撮像可能に配置される。カメラ２０は、撮像した画像の情報を制御部３０に送信する。

【0030】

制御部３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入出力ポート等を有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御部３０は、周囲監視装置１の全体を制御する部分であり、各種プログラムをメモリ等の記憶領域から適宜読み出して実行することにより、本実施形態における各種機能を実現している。

【0031】

制御部３０は、センサ１０、カメラ２０、記憶部４０及び通信部５０と電気的に接続される。制御部３０は、センサ１０やカメラ２０によって検出された物体についての情報を用いて作業車両１００の周囲の状況を判定するための処理を行う。

【0032】

制御部３０は、図２に示すように、センサ情報取得部３１と、カメラ情報取得部３２と、車両情報取得部３３と、検出範囲設定部３４と、パルス幅設定部３５と、警戒領域設定部３６と、許容対象識別部３７と、判定部３８と、警報部３９と、を備える。

【0033】

センサ情報取得部３１は、センサ１０によって生成された物体の情報を取得する。物体の情報がどのセンサ１０によって生成されたものであるか識別する方法としては、例えば、センサ情報取得部３１は物体の情報とともに各センサ１０の固有のＩＤを取得することで識別してもよく、また、各センサ１０が接続される各ポートに付与されている固有の識別番号により識別してもよい。

【0034】

カメラ情報取得部３２は、カメラ２０によって撮像された画像の情報を取得する。

【0035】

車両情報取得部３３は、作業車両１００の上位装置であるＥＣＵ６０から通信部５０を介して作業車両１００の状態に関する情報を取得する。車両情報取得部３３が取得する作業車両１００の状態に関する情報としては、例えば、作業車両１００の走行体１１０の動作情報、旋回体１２０の動作情報や位置情報、作業機１３０の位置情報等が挙げられる。走行体１１０の動作情報としては、例えば、走行体１１０の前進や後退等の走行方向、走行速度等を示す情報が挙げられる。旋回体１２０の位置情報としては、例えば、走行体１１０に対する旋回体１２０の角度等を示す情報が挙げられる。旋回体１２０の動作情報としては、例えば、旋回体１２０の旋回方向、旋回速度等が挙げられる。作業機１３０の位置情報としては、例えば、旋回体１２０に対するブーム１３１の角度情報、ブーム１３１に対するアーム１３２の角度情報、アーム１３２に対するバケット１３３の角度情報、バケット１３３の位置情報、平面視における旋回体１２０の前面１２２から作業機１３０の先端までの距離Ｌ等が挙げられる。なお、作業機１３０の位置情報は、カメラ２０によって撮像された画像の情報を解析することで特定してもよい。

【0036】

検出範囲設定部３４は、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１を設定する。具体的には、検出範囲設定部３４は、車両情報取得部３３によって取得された作業車両１００の情報を用いて、各センサ１０の検出範囲Ｚ１を決定し、決定したそれぞれの検出範囲Ｚ１に基づいて各センサ１０の動作を制御する。これにより、例えば、図３に示すように作業車両１００の前後左右に配置されたセンサ１０による検出範囲Ｚ１が形成される。

【0037】

本実施形態では、検出範囲設定部３４は送信方向設定部３４１と検出距離設定部３４２を有する。

【0038】

送信方向設定部３４１は、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による送信波の送信方向を設定する。具体的には、検出範囲設定部３４は、車両情報取得部３３によって取得された作業車両１００の情報を用いて、各センサ１０の送信方向を決定し、決定したそれぞれの送信方向に基づいて各センサ１０の視野中心の方向Ｃを調整する。

【0039】

例えば、作業車両１００が図３に示す停車状態から図５に示す旋回体１２０の前方に前進する前進状態に移行すると、送信方向設定部３４１によって右側センサ１３及び左側センサ１４による送信波の送信方向が変更される。具体的には、送信方向設定部３４１は、右側センサ１３の視野中心の方向Ｃが旋回体１２０の右斜め前方に向かうように右側センサ１３を制御する。この結果、右側センサ１３による物体の検出範囲Ｚ１は、右側面１２４における旋回体１２０の前側近傍を含むように設定される。また、送信方向設定部３４１は、左側センサ１４の視野中心の方向Ｃが旋回体１２０の左斜め前方に向かうように左側センサ１４を制御する。この結果、左側センサ１４による物体の検出範囲Ｚ１は、左側面１２５における旋回体１２０の前側近傍を含むように設定される。これにより、作業車両１００の前進時にキャビン１１１に乗車する操作者の死角になり易い旋回体１２０の右側面１２４の前側近傍及び左側面１２５の前側近傍に存在する物体を検出できる。

【0040】

送信方向設定部３４１は、例えば、ビームフォーミングによってセンサ１０の送信波の送信方向を制御してもよく、旋回体１２０に配置されるセンサ１０の角度を機械的に調整することで送信波の送信方向を制御してもよい。または、センサ１０を視野中心の方向Ｃが異なる複数のアンテナを含むように構成し、使用するアンテナを選択することで送信波の送信方向を制御してもよい。

【0041】

検出距離設定部３４２は、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０から物体を検出可能な距離ｄを設定する。具体的には、検出距離設定部３４２は、車両情報取得部３３によって取得された作業車両１００の情報を用いて、各センサ１０から物体を検出可能な距離ｄを決定する。そして、検出距離設定部３４２は、決定した各センサ１０に対する距離ｄの情報に基づいて各センサ１０に使用されるＲＦＩＣの送信アンプの利得を調整して各センサ１０に供給する電力を調整する。

【0042】

検出距離設定部３４２は、例えば、平面視における前面１２２から作業機１３０の先端までの距離Ｌに応じて前側センサ１１によって物体を検出可能な距離ｄを設定する。例えば、図３及び図４に示すように、検出距離設定部３４２は、前面１２２から作業機１３０の先端までの距離Ｌが短くなると、それに応じて前側センサ１１によって物体を検出可能な距離ｄを縮めることができる。

【0043】

パルス幅設定部３５は、検出距離設定部３４２によって設定された各センサ１０の距離ｄに応じて各センサ１０の送信波のパルス幅を設定する。具体的には、パルス幅設定部３５は、各センサ１０による物体を検出可能な距離ｄが短くなると各センサ１０の送信波のパルス幅を縮め、距離ｄが長くなるとパルス幅を拡げることができる。

【0044】

ここで、センサ１０の距離分解能について図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。図６Ａ及び図６Ｂはセンサ１０から送信させる送信波のパルス幅Ｐ１、Ｐ２を示すグラフである。

【0045】

センサ１０の距離分解能は、センサ１０による物体を検出可能な距離ｄを拡げると小さくなり、距離ｄを縮めると大きくなる。またセンサ１０の距離分解能は、距離ｄの他にパルス波の最大振幅の半値の時間幅であるパルス幅によっても変化する。具体的には、距離分解能は、パルス幅を電波速度で乗じた値を２で割ると求められる。即ち、センサ１０の送信波の距離分解能は、図６Ａに示すようなパルス幅Ｐ１から図６Ｂに示すようなパルス幅Ｐ２に拡げることによって向上する。これにより、例えば、センサ１０による送信波のパルス幅Ｐ２を拡げることで、物体の検出可能な距離ｄが拡がることによって生じる距離分解能の劣化を防ぐことができる。

【0046】

警戒領域設定部３６は、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する。例えば、作業車両１００の前進状態では、図５に示すように、警戒領域設定部３６によって右側センサ１３による検出範囲Ｚ１内と左側センサ１４による検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２が設定される。具体的には、図５に示すように、右側センサ１３の警戒領域Ｚ２は旋回体１２０の右側面１２４の前側近傍に設定され、左側センサ１４の警戒領域Ｚ２は旋回体１２０の左側面１２５の前側近傍に設定される。

【0047】

許容対象識別部３７は、作業機１３０の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する。具体的には、許容対象識別部３７は、記憶部４０に記憶された許容対象である物体を示す情報を参照し、カメラ情報取得部３２によって取得された画像に映る被写体が許容対象である物体か否か判定する。記憶部４０に記憶された許容対象である物体としては、例えば、バケット１３３で運搬される土砂や瓦礫等が挙げられる。

【0048】

判定部３８は、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別部３７によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する。

【0049】

警報部３９は、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別部３７によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出された場合に警報を発生する。警報の種類は、特に限定されない。例えば、ブザーやスピーカーを用いて警報音を鳴らしてもよい。

【0050】

次に、周囲監視装置１による作業車両１００の周囲の状況を監視する処理の一例について説明する。図７は、制御部３０による作業車両１００の周囲監視の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0051】

ステップＳ１１において、車両情報取得部３３は、ＥＣＵ６０から通信部５０を介して作業車両１００の状態に関する情報を取得する。

【0052】

ステップＳ１２において、検出範囲設定部３４は、ステップＳ１１で取得された作業車両１００の状態に関する情報に基づいてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１を設定する。例えば、ステップＳ１１で作業車両１００が前進状態であるという情報が取得されると、送信方向設定部３４１は、図５に示すように、右側センサ１３の視野中心の方向Ｃが旋回体１２０の右側面１２４から右斜め前方に向かうように右側センサ１３を制御する。そして、送信方向設定部３４１は、左側センサ１４の視野中心の方向Ｃが旋回体１２０の左側面１２５から左斜め前方に向かうように左側センサ１４を制御する。また、例えば、ステップＳ１１で旋回体１２０の前面１２２から作業機１３０の先端までの距離Ｌが短くなるという情報が取得されると、検出距離設定部３４２は、図４に示すように、距離Ｌに応じて前側センサ１１から物体を検出可能な距離ｄを短くする。

【0053】

ステップＳ１３において、パルス幅設定部３５は、ステップＳ１２で設定された各センサ１０の距離ｄに応じて各センサ１０の送信波のパルス幅を設定する。

【0054】

ステップＳ１４において、警戒領域設定部３６は、ステップＳ１１で取得された作業車両１００の状態に関する情報に基づいて、ステップＳ１２で設定されたセンサ１０の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する。例えば、図５に示すように、ステップＳ１１で作業車両１００が前進状態であるという情報が取得された場合、警戒領域設定部３６は、右側センサ１３の検出範囲Ｚ１内と左側センサ１４の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する。具体的には、警戒領域設定部３６は、右側センサ１３の警戒領域Ｚ２を右側面１２４の前側近傍に設定し、左側センサ１４の警戒領域Ｚ２を左側面１２５の前側近傍に設定する。

【0055】

ステップＳ１５において、センサ情報取得部３１は、センサ１０によって検出された物体の情報を取得する。

【0056】

ステップＳ１６において、カメラ情報取得部３２は、カメラ２０によって撮像された画像を取得する。

【0057】

ステップＳ１７において、許容対象識別部３７は、記憶部４０に記憶された許容対象である物体を示す情報を参照し、ステップＳ１６で取得された画像の被写体から許容対象である物体と許容対象でない物体を識別する。

【0058】

ステップＳ１８において、判定部３８は、センサ１０によって検出された物体が警戒領域Ｚ２内に存在するか否かを判定する。判定部３８は、ステップＳ１５で取得された情報を用いて物体が警戒領域Ｚ２内に存在しないと判定した場合（ステップＳ１８ではＮＯ）、処理をステップＳ１１に戻す。一方、判定部３８は、ステップＳ１５で取得された情報を用いて物体が警戒領域Ｚ２内に存在すると判定した場合（ステップＳ１８ではＹＥＳ）、処理をステップＳ１９に進める。

【0059】

ステップＳ１９において、判定部３８は、ステップＳ１８で警戒領域Ｚ２内に存在すると判定された物体が、ステップＳ１７で許容対象として識別された物体のみであるか否か判定する。判定部３８は、ステップＳ１８で警戒領域Ｚ２内に存在すると判定された物体がステップＳ１７で許容対象として識別された物体のみである場合（ステップＳ１９ではＹＥＳ）、処理をステップＳ１１に戻す。一方、判定部３８は、ステップＳ１８で警戒領域Ｚ２内に存在すると判定された物体にステップＳ１７で許容対象として識別された物体以外の物体が含まれる場合（ステップＳ１９ではＹＥＳ）、処理をステップＳ２０に進める。

【0060】

ステップＳ２０において、警報部３９は、作業車両１００の周囲に向かって警報を発生する。警報を発生させた後に、制御部３０は、再びステップＳ１１からの処理を繰り返す。

【0061】

即ち、本実施形態では、検出範囲設定工程であるステップＳ１と、警戒領域設定工程であるステップＳ２と、検出工程であるステップＳ３と、許容対象識別工程であるステップＳ４と、判定工程であるステップＳ５と、を含む周囲監視方法が周囲監視装置１によって実行される。図８は、本実施形態に係る周囲監視方法を示すフローチャートである。

【0062】

図８に示すように、まずステップＳ１において、ＥＣＵ６０から取得される作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１を設定する。

【0063】

ステップＳ２において、ＥＣＵ６０から取得される作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する。

【0064】

ステップＳ３において、センサ１０により送信波を送信して作業車両１００の周囲に存在する物体を検出する。このときセンサ１０は、ステップＳ１で設定された検出範囲Ｚ１及びステップＳ２で設定された警戒領域Ｚ２で作業車両１００の周囲の物体を検出する。

【0065】

ステップＳ４において、カメラ２０によって撮像された画像から作業機１３０の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する。

【0066】

ステップＳ５において、警戒領域Ｚ２内においてステップＳ４で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する。本実施形態では、ステップＳ１～Ｓ５の工程が周囲監視装置１により繰り返し行われる。

【0067】

次に、作業車両１００の状態に応じて設定される検出範囲Ｚ１及び警戒領域Ｚ２の例について図９～図１１を参照しながら説明する。図９は、作業車両１００の後退時におけるセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１及び警戒領域Ｚ２の一例を示す平面図である。図１０は、旋回体１２０が左旋回を開始する状態におけるセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１及び警戒領域Ｚ２を示す平面図である。図１１は、旋回体１２０が右旋回を開始する状態におけるセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１及び警戒領域Ｚ２の一例を示す平面図である。なお、図９～図１１において破線はセンサ１０の検出範囲Ｚ１を示し、二点鎖線はセンサ１０の警戒領域Ｚ２を示している。また、図９において、白抜き矢印は作業車両１００の進行方向を示している。

【0068】

図９に示すような作業車両１００が旋回体１２０の後方に後退する後退状態では、作業車両１００の後方に存在する物体と衝突する可能性が高くなる。このため、作業車両１００が後退状態である場合、検出範囲設定部３４は、後方に存在する物体をより確実に検出できるように検出範囲Ｚ１を設定する。

【0069】

例えば、図９に示すように、後側センサ１２の距離ｄは、より後方に拡がるように設定される。後側センサ１２の距離ｄは、作業車両１００の後退速度が上がるに従って大きくなるように設定される。これにより、作業車両１００の後方の広い範囲を確認しながら後退できるので、作業車両１００の後退時の安全性が向上する。

【0070】

例えば、図９に示すように、右側センサ１３の視野中心の方向Ｃは右側面１２４から右斜め後方に向かうように設定され、左側センサ１４の視野中心の方向Ｃは左側面１２５から左斜め前方に向かうように設定される。そして、右側センサ１３の警戒領域Ｚ２は右側面１２４の後側近傍に設定され、左側センサ１４の警戒領域Ｚ２は左側面１２５の後側近傍に設定される。これにより、作業車両１００の後退時における操作者の死角内に歩行者や障害物が存在した場合の衝突をより確実に避けることができる。

【0071】

図１０に示すような旋回体１２０が左旋回を開始する状態では、旋回体１２０及び作業機１３０の左旋回の軌跡内に存在する物体と衝突する可能性が高くなる。このため、左旋回を開始する状態の作業車両１００では、検出範囲設定部３４は、旋回体１２０及び作業機１３０の予測された軌跡内に存在する物体を検出できるように検出範囲Ｚ１を設定する。

【0072】

例えば、図１０に示すように、前側センサ１１の距離ｄは、作業機１３０が左回りに回転するので、前面１２２からの作業機１３０の先端までの距離Ｌに応じた大きさに設定される。一方で前側センサ１１の警戒領域Ｚ２は、前面１２２の近傍とバケット１３３の軌跡内のみに形成され、前面１２２の近傍とバケット１３３の間には形成されない。

【0073】

作業車両１００は、図１に示すようにブーム１３１が旋回体１２０から斜め上方に延びるように形成され、前面１２２とバケット１３３の間に空間が形成されている。このため、旋回体１２０が左旋回してもブーム１３１やアーム１３２が物体と接触する可能性が低い。このような作業車両１００の特徴に応じて警戒領域Ｚ２を設定することで、不要な警報の発生等に起因する作業車両１００の作業効率の低下を防止できる。

【0074】

また例えば、後側センサ１２の視野中心の方向Ｃは後面１２３から左斜め後方に向かうように設定され、右側センサ１３の視野中心の方向Ｃは右側面１２４から右斜め後方に向かうように設定され、左側センサ１４の視野中心の方向Ｃは左側面１２５から左斜め前方に向かうように設定される。また、後側センサ１２、右側センサ１３、及び左側センサ１４の距離ｄは、旋回体１２０の左旋回の軌跡内に存在する物体が検出可能な必要最低限の距離ｄに設定される。これにより、旋回体１２０の左旋回時において衝突の可能性のある歩行者や障害物等をセンサ１０の距離分解能がより高い状態で検出できる。

【0075】

図１１に示すような旋回体１２０が右旋回を開始する状態では、旋回体１２０及び作業機１３０の右旋回の軌跡内に存在する物体と衝突する可能性が高くなる。このため、右旋回を開始する状態の作業車両１００では、検出範囲設定部３４は、旋回体１２０及び作業機１３０の予測された軌跡内に存在する物体を検出できるように検出範囲Ｚ１を設定する。

【0076】

旋回体１２０の右旋回時には、作業機１３０が右回りに回転するので作業機１３０の右側に存在する物体と衝突する可能性が高くなる。このため、作業機１３０に衝突する可能性がある物体は主に右側センサ１３によって検出されることになる。作業機１３０の右側に衝突する物体を検出するために、右側センサ１３の視野中心の方向Ｃは右側面１２４から右斜め前方に向かうように設定される。そして、右側センサ１３の距離ｄは、前面１２２からの作業機１３０の先端までの距離Ｌに応じた大きさに設定される。

【0077】

また、右側センサ１３の検出範囲Ｚ１内に設定される警戒領域Ｚ２は、図１０に示す前側センサ１１と同様に、不要な警報の発生等に起因する作業車両１００の作業効率の低下を防止するために、右側面１２４の前側近傍とバケット１３３の軌跡内のみに形成される。

【0078】

また例えば、後側センサ１２の視野中心の方向Ｃは後面１２３から右斜め後方に向かうように設定され、左側センサ１４の視野中心の方向Ｃは左側面１２５から左斜め後方に向かうように設定され、前側センサ１１の視野中心の方向Ｃは前面１２２から左斜め前方に向かうように設定される。また、後側センサ１２、左側センサ１４、及び前側センサ１１の距離ｄは、旋回体１２０の右旋回の軌跡内に存在する物体が検出可能な必要最低限の距離ｄに設定される。これにより、旋回体１２０の右旋回時において衝突の可能性のある歩行者や障害物等をセンサ１０の距離分解能がより高い状態で検出できる。

【0079】

このように周囲監視装置１は、作業車両１００の状態に応じて異なる検出範囲Ｚ１や検出範囲Ｚ１内の警戒領域Ｚ２を設定している。

【0080】

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

【0081】

本実施形態に係る周囲監視装置１は、走行体１１０と、走行体１１０に旋回可能に支持される旋回体１２０と、旋回体１２０に取り付けられる作業機１３０を備える作業車両１００用の周囲監視装置１であって、送信波を送信して作業車両１００の周囲に存在する物体を検出するセンサ１０と、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１を設定する検出範囲設定部３４と、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０による物体の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する警戒領域設定部３６と、作業機１３０の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別部３７と、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別部３７によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定部３８と、を備える。

【0082】

これにより、作業車両１００の状態に応じて周辺に存在する物体を検出する検出範囲Ｚ１を設定するので、旋回体１２０を備える作業車両１００特有の動作に対応し、より確実に物体を検出できる。また作業車両１００の動作を考慮して設定された警戒領域Ｚ２内に検出された物体であり、かつ、バケット１３３が運ぶ瓦礫等の所定の許容対象を除く物体が検出されたことを判定するので、過剰な警報や作業車両１００の動作停止に起因する不必要な作業の中断を低減する。

【0083】

また、本実施形態に係る周囲監視装置１は、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別部３７によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出された場合に、警報を発生する警報部３９を更に備える。

【0084】

これにより、作業車両１００と人や障害物等の物体が衝突する可能性がある場合、作業車両１００の操作者や作業車両１００の周囲の人に迅速に警告できる。

【0085】

また、本実施形態に係る周囲監視装置１において、検出範囲設定部３４は、作業車両１００の状態に応じて送信波の送信方向を設定する。

【0086】

これにより、作業車両１００の状態に応じて検出範囲Ｚ１の方向を変更できるので、センサ１０の個数を最小限に抑えつつ、作業車両１００の周囲の物体をより確実に検出できる。例えば、旋回体１２０の右旋回時に、操作者の死角となる作業車両１００右側及び右側前方を中心に検出範囲Ｚ１を設定できる。

【0087】

また、本実施形態に係る周囲監視装置１において、検出範囲設定部３４は、作業車両１００の状態に応じてセンサ１０から物体を検出可能な距離ｄを設定する。

【0088】

これにより、作業車両１００の状態に応じて、適切な検出可能な距離ｄに設定できる。例えば、旋回体１２０の前面１２２から作業機１３０の先端までの距離Ｌに応じて物体を検出可能な距離ｄを設定できる。検出可能な距離ｄを必要最低限なものに設定することで、距離分解能の低下や送信電力を抑えることができる。

【0089】

また、本実施形態に係る周囲監視装置１は、センサ１０から物体を検出可能な距離ｄに応じて、送信波の送信パルス幅を設定するパルス幅設定部３５を更に備える。

【0090】

これにより、センサ１０の検出可能な距離ｄを拡げた場合であっても、距離分解能の劣化を抑制できる。

【0091】

また、本実施形態に係る周囲監視方法は、走行体１１０と、走行体１１０に旋回可能に搭載される旋回体１２０と、旋回体１２０に取り付けられる作業機１３０を備える作業車両１００の周囲を監視する周囲監視方法であって、送信波を送信して作業車両１００の周囲に存在する物体を検出する検出工程と、作業車両１００の状態に応じて検出工程における物体の検出範囲Ｚ１を設定する検出範囲設定工程と、作業車両１００の状態に応じて検出工程における物体の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する警戒領域設定工程と、作業機１３０の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別工程と、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別工程で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定工程と、を含む。

【0092】

これにより、作業車両１００の状態に応じて周辺に存在する物体を検出する検出範囲Ｚ１を設定するので、旋回体１２０を備える作業車両１００特有の動作に対応し、より確実に物体を検出できる。また作業車両１００の動作を考慮して設定された警戒領域Ｚ２内に検出された物体であり、かつ、バケット１３３が運ぶ瓦礫等の所定の許容対象を除く物体が検出されたことを判定するので、過剰な警報や作業車両１００の動作停止に起因する不必要な作業の中断を低減する。

【0093】

本実施形態に係る周囲監視プログラムは、走行体１１０と、走行体１１０に旋回可能に搭載される旋回体１２０と、旋回体１２０に取り付けられる作業機１３０を備える作業車両１００の周囲を監視する周囲監視プログラムであって、コンピュータに、送信波を送信して作業車両１００の周囲に存在する物体を検出する検出工程と、作業車両１００の状態に応じて検出工程における物体の検出範囲Ｚ１を設定する検出範囲設定工程と、作業車両１００の状態に応じて検出工程における物体の検出範囲Ｚ１内に警戒領域Ｚ２を設定する警戒領域設定工程と、作業機１３０の周囲の物体のうち所定の物体を許容対象として識別する許容対象識別工程と、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別工程で許容対象として識別された物体以外の物体が検出されたか否か判定する判定工程と、を実行させる。

【0094】

これにより、作業車両１００の状態に応じて周辺に存在する物体を検出する検出範囲Ｚ１を設定するので、旋回体１２０を備える作業車両１００特有の動作に対応し、より確実に物体を検出できる。また作業車両１００の動作を考慮して設定された警戒領域Ｚ２内に検出された物体であり、かつ、バケット１３３が運ぶ瓦礫等の所定の許容対象を除く物体が検出されたことを判定するので、過剰な警報や作業車両１００の動作停止に起因する不必要な作業の中断を低減する。

【0095】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

【0096】

上記実施形態では、周囲監視装置１のセンサ１０は４つであったが、５つ以上であってもよい。また、旋回体１２０の前面１２２、後面１２３、右側面１２４、及び左側面１２５のそれぞれに複数のセンサ１０を配置してもよい。

【0097】

上記実施形態では、カメラ２０は旋回体１２０の前面１２２のみに配置されていたが、前面１２２だけでなく後面１２３、右側面１２４、及び左側面１２５に配置してもよい。

【0098】

また上記実施形態では、制御部３０は警報部３９を備えていたが、警報部３９を備えない構成であってもよい。また制御部３０は、警戒領域Ｚ２内において許容対象識別部３７によって許容対象として識別された物体以外の物体が検出された場合に、ＥＣＵ６０に作業車両１００を停車させるように停止指令信号を送信してもよい。

【0099】

また、例えば、作業車両１００の状態によっては検出範囲Ｚ１内の全領域に警戒領域Ｚ２を設定してもよい。

【0100】

また、例えば、旋回体１２０の近傍に警戒領域Ｚ２を設定した場合、走行体１１０に対する旋回体１２０の旋回角度に応じて走行体１１０が除外されるように警戒領域Ｚ２を設定してもよい。

【符号の説明】

【0101】

１ 周囲監視装置
１０ センサ（検出部）
３４ 検出範囲設定部
３６ 警戒領域設定部
３７ 許容対象識別部
３８ 判定部
１００ 作業車両
１１０ 走行体
１２０ 旋回体
１３０ 作業機
Ｚ１ 検出範囲
Ｚ２ 警戒領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】