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(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】P2023080997
(43)【公開日】2023-06-09
(54)【発明の名称】作業機械および作業機械の制御方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/24 20060101AFI20230602BHJP
【ＦＩ】
E02F9/24 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021194623
(22)【出願日】2021-11-30
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】岡島 一道
【テーマコード（参考）】
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D015GA03
2D015GB02
2D015GB07
(57)【要約】
【課題】コストを低減することが可能な作業機械を提供する。
【解決手段】油圧ショベル１は、作業機械本体２と、物体検出センサ３ａ～３ｂと、旋回角度センサ６１と、コントローラ４と、を備える。作業機械本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。旋回体１２は、走行体１１の上側に配置され、走行体１１に対して旋回可能である。物体検出センサ３ａ～３ｂは、旋回体１２に配置されている。旋回角度センサ６１は、旋回体１２の旋回角度を検出する。コントローラ４は、旋回体１２を旋回させて物体検出センサ３ａ～３ｂで作業機械本体２の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、物体検出センサ３ａ～３ｂによって検出される作業機械本体２から物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体２に対する物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。
【選択図】図９
【解決手段】油圧ショベル１は、作業機械本体２と、物体検出センサ３ａ～３ｂと、旋回角度センサ６１と、コントローラ４と、を備える。作業機械本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。旋回体１２は、走行体１１の上側に配置され、走行体１１に対して旋回可能である。物体検出センサ３ａ～３ｂは、旋回体１２に配置されている。旋回角度センサ６１は、旋回体１２の旋回角度を検出する。コントローラ４は、旋回体１２を旋回させて物体検出センサ３ａ～３ｂで作業機械本体２の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、物体検出センサ３ａ～３ｂによって検出される作業機械本体２から物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体２に対する物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行体と、前記走行体の上側に配置され、前記走行体に対して旋回可能な旋回体と、を有する作業機械本体と、
前記旋回体に配置された少なくとも１つの物体検出センサと、
前記旋回体の旋回角度を検出する旋回角度センサと、
前記旋回体を旋回させて前記物体検出センサで前記作業機械本体の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、前記物体検出センサによって検出される前記物体までの距離と、前記物体が検出された前記旋回角度とに基づいて前記作業機械本体に対する前記物体の位置を特定し、前記特定した位置に基づいて仮想壁を設定する制御部と、を備えた、
作業機械。
前記旋回体に配置された少なくとも１つの物体検出センサと、
前記旋回体の旋回角度を検出する旋回角度センサと、
前記旋回体を旋回させて前記物体検出センサで前記作業機械本体の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、前記物体検出センサによって検出される前記物体までの距離と、前記物体が検出された前記旋回角度とに基づいて前記作業機械本体に対する前記物体の位置を特定し、前記特定した位置に基づいて仮想壁を設定する制御部と、を備えた、
作業機械。
【請求項2】
前記旋回体は、作業機を有し、
前記物体検出センサは、検出方向が前記作業機と重ならないように前記旋回体に配置されている、
請求項１に記載の作業機械。
前記物体検出センサは、検出方向が前記作業機と重ならないように前記旋回体に配置されている、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項3】
前記旋回体は、作業機を有し、
前記制御部は、前記仮想壁に前記作業機が近づく動作を制限する動作制限を実行する、
請求項１に記載の作業機械。
前記制御部は、前記仮想壁に前記作業機が近づく動作を制限する動作制限を実行する、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項4】
前記動作制限は、前記作業機の停止を含む、
請求項３に記載の作業機械。
請求項３に記載の作業機械。
【請求項5】
前記動作制限は、前記旋回体の旋回の停止を含む、
請求項３に記載の作業機械。
請求項３に記載の作業機械。
【請求項6】
前記制御部は、前記仮想壁に前記旋回体が近づく動作を制限する動作制限を実行する、
請求項１に記載の作業機械。
請求項１に記載の作業機械。
【請求項7】
前記動作制限は、前記旋回体の旋回の停止を含む、
請求項６に記載の作業機械。
請求項６に記載の作業機械。
【請求項8】
前記作業機および前記走行体の姿勢を検出する姿勢検出部を更に備え、
前記制御部は、前記作業機の最も外側の最外位置を検出し、前記最外位置が前記仮想壁から所定範囲内に入った場合に前記動作制限を実行する、
請求項３に記載の作業機械。
前記制御部は、前記作業機の最も外側の最外位置を検出し、前記最外位置が前記仮想壁から所定範囲内に入った場合に前記動作制限を実行する、
請求項３に記載の作業機械。
【請求項9】
前記制御部は、前記作業機械本体の周囲を複数の領域に分け、
前記仮想壁は、前記複数の領域に対応した複数の壁部を有し、
各々の前記領域において特定された前記物体の位置に基づいて、前記領域に対応した前記壁部が設定される、
請求項１～８のいずれか１項に記載の作業機械。
前記仮想壁は、前記複数の領域に対応した複数の壁部を有し、
各々の前記領域において特定された前記物体の位置に基づいて、前記領域に対応した前記壁部が設定される、
請求項１～８のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項10】
前記制御部は、物体が検出されない前記領域について、前記領域に対応する前記壁部を設定しない、
請求項９に記載の作業機械。
請求項９に記載の作業機械。
【請求項11】
前記複数の壁部の各々について設定するか否かを選択する選択部を更に備えた、
請求項９に記載の作業機械。
請求項９に記載の作業機械。
【請求項12】
前記制御部は、前記作業機械本体を囲むように配置された設定前の初期仮想壁を記憶しており、
前記初期仮想壁は、複数の初期壁部を有し、
前記制御部は、前記物体の位置に基づいて前記初期壁部を移動させることによって前記壁部を設定する、
請求項９に記載の作業機械。
前記初期仮想壁は、複数の初期壁部を有し、
前記制御部は、前記物体の位置に基づいて前記初期壁部を移動させることによって前記壁部を設定する、
請求項９に記載の作業機械。
【請求項13】
前記作業機械本体の少なくとも一部と前記仮想壁の少なくとも一部分を表示する表示部を更に備えた、
請求項１～１２のいずれか１項に記載の作業機械。
請求項１～１２のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項14】
前記制御部は、前記旋回体の旋回中心を基準として前記作業機械本体の周囲を、第１領域と第２領域と第３領域と第４領域の４つの領域に分け、
前記第１領域は、前記走行体の前後方向における一方側の領域であり、前記第２領域は、前記前後方向における他方側の領域であり、
前記第３領域は、前記走行体の幅方向における一方側の領域であり、前記第４領域は、前記幅方向における他方側の領域であり、
前記仮想壁は、矩形状であり、前記走行体の前記一方側に前記幅方向に沿って配置された第１壁部と、前記走行体の前記他方側に前記幅方向に沿って配置された第２壁部と、前記走行体の前記幅方向における前記一方側に前記前後方向に沿って配置された第３壁部と、前記走行体の前記幅方向における前記他方側に前記前後方向に沿って配置された第４壁部と、を有し、
前記制御部は、
前記第１領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第１壁部を設定し、前記第２領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第２壁部を設定し、前記第３領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第３壁部を設定し、前記第４領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第４壁部を設定する、
請求項１に記載の作業機械。
前記第１領域は、前記走行体の前後方向における一方側の領域であり、前記第２領域は、前記前後方向における他方側の領域であり、
前記第３領域は、前記走行体の幅方向における一方側の領域であり、前記第４領域は、前記幅方向における他方側の領域であり、
前記仮想壁は、矩形状であり、前記走行体の前記一方側に前記幅方向に沿って配置された第１壁部と、前記走行体の前記他方側に前記幅方向に沿って配置された第２壁部と、前記走行体の前記幅方向における前記一方側に前記前後方向に沿って配置された第３壁部と、前記走行体の前記幅方向における前記他方側に前記前後方向に沿って配置された第４壁部と、を有し、
前記制御部は、
前記第１領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第１壁部を設定し、前記第２領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第２壁部を設定し、前記第３領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第３壁部を設定し、前記第４領域において特定された前記物体の位置に基づいて前記第４壁部を設定する、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項15】
走行体の上側に配置されている旋回体を旋回させて、前記走行体および前記旋回体を含む作業機械本体の周囲の物体を検出する検出ステップと、
前記作業機械本体から前記物体までの距離と、前記物体が検出された旋回角度とに基づいて前記作業機械本体に対する前記物体の位置を特定する位置特定ステップと、
前記特定された位置に基づいて仮想壁を設定する設定ステップと、を備えた、
作業機械の制御方法。
前記作業機械本体から前記物体までの距離と、前記物体が検出された旋回角度とに基づいて前記作業機械本体に対する前記物体の位置を特定する位置特定ステップと、
前記特定された位置に基づいて仮想壁を設定する設定ステップと、を備えた、
作業機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
道路工事や、管埋設工事等でショベル機械が多く使用される。市街地等の道路で使用される場合、小型のショベル機械を導入した場合であっても、側方を走行する自動車、フェンス、ガードレール等の障害物に注意しながら作業者はショベル機械を運転する必要がある。
【0003】
そのため、例えば特許文献１では、ショベル機械の動きを制限するために仮想壁を設定することが開示されている。特許文献１では、旋回体の前部、後部、左部および右部、さらに斜め方向の部分にも物体検出センサを配置し、ショベル機械の周囲の障害物を検出するとともにショベル機械からの距離を検出して仮想壁が設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１９／１８９０３０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に示す構成では、旋回体の全周に亘ってセンサを複数配置する必要があるためコストが高くなる。
【0006】
本開示は、コストを低減することが可能な作業機械および作業機械の制御方法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】
本開示の態様にかかる作業機械は、作業機械本体と、少なくとも１つの物体検出センサと、旋回角度センサと、制御部と、を備える。作業機械本体は、走行体と、旋回体と、を有する。旋回体は、走行体の上側に配置され、走行体に対して旋回可能である。物体検出センサは、旋回体に配置されている。旋回角度センサは、旋回体の旋回角度を検出する。制御部は、旋回体を旋回させて物体検出センサで作業機械本体の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、物体検出センサによって検出される作業機械本体から物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体に対する物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて仮想壁を設定する。
【0008】
本開示の他の態様にかかる作業機械の制御方法は、検出ステップと、位置特定ステップと、設定ステップと、を備える。検出ステップは、走行体の上側に配置されている旋回体を旋回させて、走行体および旋回体を含む作業機械本体の周囲の物体を検出する。位置特定ステップは、作業機械本体から物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体に対する物体の位置を特定する。設定ステップは、特定された位置に基づいて仮想壁を設定する。
【発明の効果】
【0009】
本開示の態様によれば、コストを低減することが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルを示す側面図である。
【図2】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの平面図である。
【図3】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルおよびその制御システムの構成を示すブロック図である。
【図4】（ａ）本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの姿勢検出を説明するための側面模式図である、（ｂ）本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの旋回角度を説明するための平面図である。
【図5A】本開示の実施形態において作業機が物体検出姿勢に設定された状態の油圧ショベルを示す側面図である。
【図5B】本開示の実施形態において作業機が物体検出姿勢に設定された状態の油圧ショベルを示す平面図である。
【図6】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルと初期仮想壁を示す平面図である。
【図7】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルにおける物体の検出エリアの一例を示す平面図である。
【図8】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの周囲における物体の検出を説明するための平面図である。
【図10】工事現場を示す平面図である。
【図12】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルにおけるディスプレイの表示を示す図である。
【図13】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルの仮想壁の作成動作を示すフロー図である。
【図14】本開示の実施形態にかかる油圧ショベルにおいて作業機の仮想壁への接近を監視する動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本開示にかかる作業機械の一例としての油圧ショベルについて図面を参照しながら以下に説明する。
【0012】
【0013】
油圧ショベル１（作業機械の一例）は、作業機械本体２と、物体検出センサ３ａ～３ｃと、コントローラ４（制御部の一例）（図３参照）と、を有している。
【0014】
作業機械本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。走行体１１は、一対の走行装置１１ａ、１１ｂを有する。各走行装置１１ａ、１１ｂは、履帯１１ｃ、１１ｄを有している。エンジンからの駆動力によって走行モータが回転して履帯１１ｃ、１１ｄが駆動されることによって油圧ショベル１が走行する。
【0015】
旋回体１２は、走行体１１の上側に配置されている。旋回体１２は、旋回モータ２７（図３参照）によって上下方向に沿った軸を中心として走行体１１に対して旋回可能に構成されている。旋回体１２にはスイングマシナリが配置されている。走行体１１には、スイングサークルが配置されており、スイングマシナリの出力ピニオンと噛み合っている。旋回モータ２７の回転駆動がスイングマシナリ（図示せず）によって減速され出力ピニオンから出力される。これにより、スイングマシナリがスイングサークルの内側または外側を回転移動し走行体１１に対して旋回体１２が回転する。
【0016】
旋回体１２は、旋回フレーム１３と、キャブ１４と、作業機１５と、を有する。旋回フレーム１３は、走行体１１の上側に配置されており、走行体１１に対して旋回可能なフレームである。キャブ１４は、旋回フレーム１３の前部左側位置に設けられている。キャブ１４は、オペレータが運転時に着座する運転席として設けられている。キャブ１４の内部には、運転席、作業機１５を操作するためのレバー、各種の表示装置（後述するディスプレイ５３含む）等が配置されている。
【0017】
尚、本実施の形態において断りなき場合、前後左右はキャブ１４内の運転席を基準として説明する。運転席が正面に正対する方向を前方向とし、前方向に対向する方向を後方向とする。運転席が正面に正対したときの側方方向の右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。
【0018】
作業機１５は、旋回体１２の前部中央位置に取り付けられている。作業機１５は、図１に示すように、ブーム２１、アーム２２、バケット２３を有する。ブーム２１の基端部は、旋回体１２に回動可能に連結されている。また、ブーム２１の先端部はアーム２２の基端部に回動可能に連結されている。アーム２２の先端部は、バケット２３に回動可能に連結されている。バケット２３は、その開口が旋回体１２の方向（後方）を向くことができるようにアーム２２に取り付けられている。バケット２３が、このような向きに取り付けられた油圧ショベル１は、バックホウと呼ばれている。
【0019】
ブーム２１、アーム２２およびバケット２３のそれぞれに対応するように油圧シリンダ２４～２６（ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５およびバケットシリンダ２６）が配置されている。これらの油圧シリンダ２４～２６が駆動されることによって作業機１５が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。
【0020】
旋回体１２のキャブ１４の後側には、エンジンルーム１６が配置されている。エンジンルーム１６には、エンジン、エンジンを冷却する冷却ユニット、および油圧ポンプ等が収納されている。
【0021】
（物体検出センサ３ａ～３ｃ）
物体検出センサ３ａ～３ｃは、作業機械本体２の周囲の物体を検出する。物体検出センサ３ａ～３ｃは、物体の存在を検出するとともに、物体検出センサ３ａ～３ｃの各々から物体までの距離に関する距離情報を検出し、検出した距離情報をコントローラ４に送信する。物体検出センサ３ａ～３ｃとしては、ミリ波レーダ、超音波センサ、ＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）およびカメラ等の少なくとも１種を用いることができる。なお、距離情報としては、距離そのものであってもよいし、コントローラ４で距離を演算するために必要な情報であってもよい。
物体検出センサ３ａ～３ｃは、作業機械本体２の周囲の物体を検出する。物体検出センサ３ａ～３ｃは、物体の存在を検出するとともに、物体検出センサ３ａ～３ｃの各々から物体までの距離に関する距離情報を検出し、検出した距離情報をコントローラ４に送信する。物体検出センサ３ａ～３ｃとしては、ミリ波レーダ、超音波センサ、ＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）およびカメラ等の少なくとも１種を用いることができる。なお、距離情報としては、距離そのものであってもよいし、コントローラ４で距離を演算するために必要な情報であってもよい。
【0022】
図２に示すように、物体検出センサ３ａ～３ｃは、作業機械本体２の旋回体１２の左側面部１２ａと右側面部１２ｂと後側面部１２ｃの各々に配置されている。左側面部１２ａに配置されている物体検出センサ３ａは、旋回体１２の周囲のうち左側に存在する物体を検出する。右側面部１２ｂに配置されている物体検出センサ３ｂは、旋回体１２の周囲のうち右側に存在する物体を検出する。後側面部１２ｃに配置されている物体検出センサ３ｃは、旋回体１２の周囲のうち後側に存在する物体を検出する。
物体検出センサ３ａ～３ｃの各々の検出方向が作業機１５と重ならないように、作業機１５が配置されている旋回体１２の前部以外の場所に物体検出センサ３ａ～３ｃが配置されている。これにより、作業機１５による物体の誤検出を抑制することができる。
物体検出センサ３ａ～３ｃの各々の検出方向が作業機１５と重ならないように、作業機１５が配置されている旋回体１２の前部以外の場所に物体検出センサ３ａ～３ｃが配置されている。これにより、作業機１５による物体の誤検出を抑制することができる。
【0023】
（油圧ショベル１の制御構成）
図３は、油圧ショベル１およびその制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、油圧ショベル１は、エンジン３１と、油圧ポンプ３２と、動力伝達装置３３と、ポンプ制御装置３４と、制御弁３５と、上述したコントローラ４を含む。
図３は、油圧ショベル１およびその制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、油圧ショベル１は、エンジン３１と、油圧ポンプ３２と、動力伝達装置３３と、ポンプ制御装置３４と、制御弁３５と、上述したコントローラ４を含む。
【0024】
エンジン３１は、コントローラ４からの指令信号により制御される。油圧ポンプ３２は、エンジン３１によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、ブームシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、バケットシリンダ２６と、旋回モータ２７とに供給される。
【0025】
上述した旋回モータ２７は、例えば油圧モータである。旋回モータ２７は、油圧ポンプ３２からの作動油によって駆動される。旋回モータ２７は、旋回体１２を旋回させる。
【0026】
油圧ポンプ３２は可変容量ポンプである。油圧ポンプ３２にはポンプ制御装置３４が接続されている。ポンプ制御装置３４は、油圧ポンプ３２の傾転角を制御する。ポンプ制御装置３４は、例えば電磁弁を含み、コントローラ４からの指令信号により制御される。コントローラ４は、ポンプ制御装置３４を制御することで、油圧ポンプ３２の容量を制御する。なお、図３では、１つの油圧ポンプが図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。
【0027】
制御弁３５は、油圧ポンプ３２から油圧シリンダ２４－２６及び旋回モータ２７に供給される作動油の流量を制御する。油圧シリンダ２４－２６および旋回モータ２７と油圧ポンプ３２とは、制御弁３５を介して油圧回路によって接続されている。制御弁３５は、コントローラ４からの指令信号によって制御される。コントローラ４は、制御弁３５を制御することで、作業機１５の動作を制御する。コントローラ４は、制御弁３５を制御することで、旋回体１２の旋回を制御する。
【0028】
動力伝達装置３３は、エンジン３１の駆動力を走行体１１に伝達する。履帯１１ｃ、１１ｄは、動力伝達装置３３からの駆動力によって駆動されて、油圧ショベル１を走行させる。動力伝達装置３３は、例えば、トルクコンバーター、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。或いは、動力伝達装置３３は、HST（Hydro Static Transmission）、或いはHMT（Hydraulic Mechanical Transmission）などの他の形式のトランスミッションであってもよい。
【0029】
コントローラ４は、CPUなどのプロセッサ４１を含む。プロセッサ４１は、油圧ショベル１の制御のための処理を行う。コントローラ４は、記憶装置４２を含む。記憶装置４２は、RAM或いはROMなどのメモリ、及び、HDD（Hard Disk Drive）或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含む。記憶装置４２は、油圧ショベル１の制御のためのデータ及びプログラムを記憶している。
【0030】
油圧ショベル１の制御システムは、操作装置５１を含む。操作装置５１は、オペレータによって操作可能である。操作装置５１は、例えば、レバー、ペダル、或いはスイッチを含む。操作装置５１は、オペレータによる操作に応じた操作信号をコントローラ４に出力する。コントローラ４は、オペレータによる操作装置５１の操作に応じて、作業機１５を動作させるように、制御弁３５を制御する。コントローラ４は、オペレータによる操作装置５１の操作に応じて、旋回体１２を旋回させるように、制御弁３５を制御する。コントローラ４は、オペレータによる操作装置５１の操作に応じて、油圧ショベル１を走行させるように、エンジン３１及び動力伝達装置３６を制御する。
【0031】
油圧ショベル１の制御システムは、入力装置５２とディスプレイ５３（表示部の一例）とを含む。入力装置５２は、オペレータによって操作可能である。入力装置５２は、例えばタッチスクリーンである。ただし、入力装置５２は、ハードウェアキーを含んでもよい。オペレータは、入力装置５２を操作することで、油圧ショベル１に関する各種の設定を入力する。入力装置５２は、オペレータの操作に応じた入力信号を出力する。オペレータが入力装置５２を操作することによって、後述する仮想壁Ｗの設定制御が実行される。
【0032】
ディスプレイ５３は、例えばLCD、OELD、或いは他の種類のディスプレイである。ディスプレイ５３は、コントローラ４からの表示信号に応じた画面を表示する。
【0033】
油圧ショベル１の制御システムは、姿勢検出部６０と、旋回角度センサ６１と、を含む。姿勢検出部６０は、油圧ショベル１の姿勢を検出する。
【0034】
姿勢検出部６０は、走行体１１と作業機１５の姿勢を検出する。姿勢検出部６０は、走行体姿勢センサ６２と、作業機姿勢検出部６３と、を含む。
【0035】
走行体姿勢センサ６２は、走行体１１の姿勢を検出する。走行体１１の姿勢は、走行体１１のピッチ角θ１を含む。走行体姿勢センサ６２は、ピッチ角θ１を含む第１姿勢データをコントローラ４に出力する。図４（ａ）に示すように、走行体１１のピッチ角θ１は、水平方向に対する走行体１１の前後方向の傾斜角度である。走行体姿勢センサ６２は、例えばIMU（Inertial Measurement Unit）である。走行体姿勢センサ６２は、走行体１１の姿勢を示す第１姿勢データをコントローラ４に出力する。
【0036】
作業機姿勢検出部６３は、作業機１５の姿勢を検出する。作業機１５の姿勢は、ブーム角θ２と、アーム角θ３と、バケット角θ４と、を含む。作業機姿勢検出部６３は、ブーム角θ２とアーム角θ３とバケット角θ４とを示す第２姿勢データをコントローラ４に出力する。
【0037】
作業機姿勢検出部６３は、ブーム角センサ６３ａと、アーム角センサ６３ｂと、バケット角センサ６３ｃと、を含む。ブーム角センサ６３ａは、ブーム角θ２を検出する。ブーム角センサ６３ａは、例えばIMUである。ブーム角θ２は、走行体１１の上下方向に対するブーム２１の角度である。アーム角センサ６３ｂは、アーム角θ３を検出する。アーム角θ３は、ブーム２１に対するアーム２２の角度である。アーム角センサ６３ｂは、例えばIMUである。バケット角センサ６３ｃは、バケット角θ４を検出する。バケット角θ４は、アーム２２に対するバケット２３の角度である。バケット角センサ６３ｃは、例えばバケットシリンダ２６のストローク長を検出する。バケットシリンダ２６のストローク長からバケット角θ４が検出される。作業機姿勢検出部６３は、作業機１５の姿勢を示す第２姿勢データをコントローラ４に出力する。
【0038】
旋回角度センサ６１は、旋回体１２の走行体１１に対する旋回角θ５を検出する。旋回角度センサ６１は、旋回角θ５を示す旋回角データをコントローラ４に出力する。図４（ｂ）は旋回角θ５を説明するための図である。図４（ｂ）に示すように、走行体１１の履帯１１ｃ、１１ｄに沿った方向であって、旋回体１２の旋回中心１２ｇを通る直線を第１基準線Ｌ１とする。また、旋回体１２の旋回中心１２ｇを通って旋回体１２の前後方向に沿った直線を旋回線Ｍとする。旋回角θ５は、第１基準線Ｌ１と旋回線Ｍによって形成される角度である。旋回角度センサ６１は、例えば旋回モータ２７に配置されたエンコーダや、スイングマシナリの歯を検出するセンサである。
【0039】
コントローラ４は、操作装置５１から操作信号を受信する。コントローラ４は、入力装置５２から入力信号を受信する。コントローラ４は、ディスプレイ５３に表示信号を出力する。コントローラ４は、走行体姿勢センサ６２から第１姿勢データを受信する。コントローラ４は、作業機姿勢検出部６３から第２姿勢データを受信する。コントローラ４は、旋回角度センサ６１から旋回角度データを受信する。コントローラ４は、物体検出センサ３ａ～３ｃから物体までの距離情報を受信する。
【0040】
オペレータが入力装置５２を操作して、仮想壁Ｗの設定制御を実行した場合、コントローラ４は、作業機１５を物体検出姿勢に設定する。そして、コントローラ４は、旋回モータ２７を駆動させることによって旋回体１２を旋回させながら、物体検出センサ３を用いて作業機械本体２の周囲の物体を検出する。なお、仮想壁Ｗは、コントローラ４上で設定される仮想の壁であり、地面に対して垂直に配置されていると仮想される。
【0041】
図５Ａは、作業機１５が物体検出姿勢に設定された状態の油圧ショベル１を示す側面図である。図５Ｂは、作業機１５が物体検出姿勢に設定された状態の油圧ショベル１を示す平面図である。周囲の物体を検出するために旋回体１２を旋回させる際には、物体との干渉を避けるために旋回半径を出来るだけ小さくするように作業機１５を物体検出姿勢に保つ方が好ましい。物体検出姿勢では、作業機１５は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、ブーム角θ２が最小値に設定され、アーム角θ３が最大値に設定され、バケット角θ４が最大値に設定される。この状態で、図５Ｂの矢印Ａに示すように物体を検出するために、旋回体１２の旋回が実行される。
【0042】
旋回体１２を旋回させる角度は、物体検出センサ３ａ～３ｃによって作業機械本体２の全周に亘って検出を行うことができる方が好ましい。例えば、本実施の形態では旋回体１２の左側面部１２ａと右側面部１２ｂに物体検出センサが配置されているため、少なくとも１８０°旋回体１２を旋回させることによって、作業機械本体２の全周に亘って物体の検出を行うことができる。また、同じエリアを複数の物体検出センサで検出してもよく、その場合、物体検出の精度を向上することができる。
【0043】
（仮想壁の設定）
コントローラ４は、特定した物体の位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。コントローラ４は、記憶装置４２にテンプレートとなる初期仮想壁Ｗ´を有する。図６は、油圧ショベル１と初期仮想壁Ｗ´を示す平面図である。図６に示すように、初期仮想壁Ｗ´は、油圧ショベル１の全体を囲む矩形状に設定されている。初期仮想壁Ｗ´は、第１初期壁部Ｗ１´と第２初期壁部Ｗ２´と第３初期壁部Ｗ３´と第４初期壁部Ｗ４´で形成されている。図６では、第１基準線Ｌ１と旋回線Ｍは一致している。
コントローラ４は、特定した物体の位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。コントローラ４は、記憶装置４２にテンプレートとなる初期仮想壁Ｗ´を有する。図６は、油圧ショベル１と初期仮想壁Ｗ´を示す平面図である。図６に示すように、初期仮想壁Ｗ´は、油圧ショベル１の全体を囲む矩形状に設定されている。初期仮想壁Ｗ´は、第１初期壁部Ｗ１´と第２初期壁部Ｗ２´と第３初期壁部Ｗ３´と第４初期壁部Ｗ４´で形成されている。図６では、第１基準線Ｌ１と旋回線Ｍは一致している。
【0044】
第１初期壁部Ｗ１´と第２初期壁部Ｗ２´は、走行体１１の第１基準線Ｌ１に対して垂直に配置されている。第１基準線Ｌ１に対して垂直であって旋回中心１２ｇを通る直線を第２基準線Ｌ２すると、第３初期壁部Ｗ３´と第４初期壁部Ｗ４´は、第２基準線Ｌ２に対して垂直に配置されている。第１初期壁部Ｗ１´の一方の端と第３初期壁部Ｗ３´の一方の端が接続されている。第３初期壁部Ｗ３´の他方の端と第２初期壁部Ｗ２´の一方の端が接続されている。第２初期壁部Ｗ２´の他方の端と第４初期壁部Ｗ４´の一方の端が接続されている。第４初期壁部Ｗ４´の他方の端と第１初期壁部Ｗ１´の他方の端が接続されている。これによって矩形状の初期仮想壁Ｗ´が形成されている。
【0045】
コントローラ４は、特定した物体の位置に基づいて第１初期壁部Ｗ１´、第２初期壁部Ｗ２´、第３初期壁部Ｗ３´、および第４初期壁部Ｗ４´の各々の位置を移動させることによって仮想壁Ｗを設定する。図６に示すように、第１初期壁部Ｗ１´と第２初期壁部Ｗ２´は、第１基準線Ｌ１に沿ったＹ方向（前後方向の一例）に移動させる。第３初期壁部Ｗ３´および第４初期壁部Ｗ４´は、第２基準線Ｌ２に沿ったＸ方向（幅方向の一例）に移動させる。
【0046】
コントローラ４は、平面視において旋回中心１２ｇを中心として所定距離を半径とする円を検出エリアとしており、検出エリアを４つのエリアに区切っている。所定距離は、適宜設定すればよいが、例えば、旋回中心１２ｇから作業機１５が達することが可能な最大の長さを所定距離に設定してもよい。
【0047】
図７は、検出エリアＲの一例を示す平面図である。図７では、検出エリアＲは９０°間隔で４つのエリアに区切られている。検出エリアＲは、第１エリアＲ１、第２エリアＲ２、第３エリアＲ３、および第４エリアＲ４を含む。ここで、第１基準線Ｌ１のうち旋回中心１２ｇから第１基準線Ｌ１に沿った一方向に伸びる半直線をＬ１１とし、他方方向に伸びる半直線をＬ１２とする。第１エリアＲ１は、半直線Ｌ１１から周方向の両側に４５°広がったエリアである。第２エリアＲ２は、半直線Ｌ１２から周方向の両側に４５°広がったエリアである。第２エリアＲ２は、第２基準線Ｌ２において第１エリアＲ１と線対称に形成されたエリアである。
【0048】
第２基準線Ｌ２のうち旋回中心１２ｇから第２基準線Ｌ２に沿った一方向に伸びる半直線をＬ２１とし、他方方向に伸びる半直線をＬ２１とする。第３エリアＲ３は、半直線Ｌ２１から周方向の両側に４５°広がったエリアである。第４エリアＲ４は、半直線Ｌ２２から周方向の両側に４５°広がったエリアである。第４エリアＲ４は、第１基準線Ｌ１において第３エリアＲ３と線対称に形成されたエリアである。
第１初期壁部Ｗ１´は、図６に示すように、半直線Ｌ１１と垂直に交わるように配置されており、第１エリアＲ１に対応している。第２初期壁部Ｗ２´は、半直線Ｌ１２と垂直に交わるように配置されており、第２エリアＲ２に対応している。第３初期壁部Ｗ３´は、半直線Ｌ２１と垂直に交わるように配置されており、第３エリアＲ３に対応している。第４初期壁部Ｗ４´は、半直線Ｌ２２と垂直に交わるように配置されており、第４エリアＲ４に対応している。
第１初期壁部Ｗ１´は、図６に示すように、半直線Ｌ１１と垂直に交わるように配置されており、第１エリアＲ１に対応している。第２初期壁部Ｗ２´は、半直線Ｌ１２と垂直に交わるように配置されており、第２エリアＲ２に対応している。第３初期壁部Ｗ３´は、半直線Ｌ２１と垂直に交わるように配置されており、第３エリアＲ３に対応している。第４初期壁部Ｗ４´は、半直線Ｌ２２と垂直に交わるように配置されており、第４エリアＲ４に対応している。
【0049】
図８は、油圧ショベル１の周囲における物体の検出を説明するための平面図である。図９は、検出された物体の位置に基づいて設定された仮想壁Ｗと油圧ショベル１を示す平面図である。図８では、第１エリアＲ１において物体Ｎ１が検出されている。第２エリアＲ２では、物体Ｎ２が検出されている。第３エリアＲ３では、物体Ｎ３が検出されている。第４エリアＲ４では、物体Ｎ４、Ｎ５が検出されている。
【0050】
コントローラ４は、物体検出センサ３ａ～３ｃから受信した物体までの距離情報と、物体を検出したときの旋回角データに基づいて、油圧ショベル１に対する物体の位置を特定する。詳しくは、コントローラ４は、第１エリアＲ１において検出された物体Ｎ１の油圧ショベル１に対する位置Ｐ１を特定する。油圧ショベル１に対する位置Ｐ１とは、第２基準線Ｌ２から第１基準線Ｌ１に沿った物体Ｎ１までの位置であり、第１基準線Ｌ１に沿った第２基準線Ｌ２から物体Ｎ１までの距離ｄ１ともいえる。コントローラ４は、位置Ｐ１まで初期仮想壁Ｗ´の第１初期壁部Ｗ１´をＹ方向に沿って移動し、図９に示す仮想壁Ｗの第１壁部Ｗ１を設定する。
【0051】
コントローラ４は、第２エリアＲ２において検出された物体Ｎ２の油圧ショベル１に対する位置Ｐ２を特定する。油圧ショベル１に対する位置Ｐ２とは、第２基準線Ｌ２から第１基準線Ｌ１に沿った物体Ｎ２の位置であり、第１基準線Ｌ１に沿った第２基準線Ｌ２から物体Ｎ２までの距離ｄ２ともいえる。コントローラ４は、位置Ｐ２まで初期仮想壁Ｗ´の第２初期壁部Ｗ２´をＹ方向に沿って移動し、図９に示す仮想壁Ｗの第２壁部Ｗ２を設定する。
【0052】
コントローラ４は、第３エリアＲ３において検出された物体Ｎ３の油圧ショベル１に対する位置Ｐ３を特定する。油圧ショベル１に対する位置Ｐ３とは、第１基準線Ｌ１から第２基準線Ｌ２に沿った物体Ｎ３の位置であり、第２基準線Ｌ２に沿った第１基準線Ｌ１から物体Ｎ３までの距離ｄ３ともいえる。コントローラ４は、位置Ｐ３まで初期仮想壁Ｗ´の第３初期壁部Ｗ３´をＸ方向に沿って移動し、図９に示す仮想壁Ｗの第３壁部Ｗ３を設定する。
【0053】
コントローラ４は、第４エリアＲ４において検出された物体Ｎ４、Ｎ５の油圧ショベル１に対する位置Ｐ４、Ｐ５を特定する。第４エリアＲ４における油圧ショベル１に対する位置Ｐ４、Ｐ５とは、第１基準線Ｌ１から第２基準線Ｌ２に沿った物体Ｎ４、Ｎ５の位置であり、第２基準線Ｌ２に沿った第１基準線Ｌ１から物体Ｎ４、Ｎ５までの距離ｄ４、ｄ５ともいえる。コントローラ４は、第１基準線Ｌ１からの距離が近い物体Ｎ５の位置Ｐ５まで初期仮想壁Ｗ´の第４初期壁部Ｗ４´をＸ方向に沿って移動し、図９に示す仮想壁Ｗの第４壁部Ｗ４を設定する。
【0054】
このように、同じエリアにおいて複数の物体が検出された場合には、油圧ショベル１に対する距離が近い物体の位置に仮想壁を設定する。
【0055】
なお、位置Ｐ１～Ｐ５は、物体Ｎ１～Ｎ５のうち油圧ショベル１に最も近い部分に設定してもよいし、物体Ｎ１～Ｎ５のうち油圧ショベル１に最も近い部分から油圧ショベル１側に所定距離分、移動した位置としてもよい。油圧ショベル１側に移動するとは、第１エリアＲ１および第２エリアＲ２において検出された物体の場合、物体から第１基準線Ｌ１に沿って油圧ショベル１側に移動した位置である。また、第３エリアＲ３および第４エリアＲ４において検出された物体の場合、物体から第２基準線Ｌ２に沿って油圧ショベル１側に移動した位置である。
【0056】
コントローラ４は、第１壁部Ｗ１と第３壁部Ｗ３を接続し、第３壁部Ｗ３と第２壁部Ｗ２を接続し、第２壁部Ｗ２と第４壁部Ｗ４を接続し、第４壁部Ｗ４と第１壁部Ｗ１を接続する。このように、コントローラ４は、隣り合う壁部を接続することによって、図９に示すように、前後左右の４面の仮想壁Ｗを設定することができる。
【0057】
なお、検出エリアＲにおいて物体が検出されないエリアが存在する場合、そのエリアについては、仮想壁の壁部を設定しなくてもよい。例えば、第１エリアＲ１において物体が検出されない場合には、第１壁部Ｗ１を設定しなくてもよい。
【0058】
さらに、オペレータの入力装置５２による入力によって、所定の壁部を設定しないような制御を行うことができる。
【0059】
図１０は、工事現場を示す平面図である。図１０には、道路を複数のロードコーン１０１で区切った工事現場が示されている。図１０では、片側１車線を封鎖して工事をしている状態を示す。複数のロードコーン１０１は、中央車線に沿って配置されている。ロードコーン１０１を挟んで一方の側では車両が通行し、他方の側では工事が行われている。このような場合、オペレータは、第１壁部Ｗ１、第２壁部Ｗ２および第３壁部Ｗ３を設定しないように入力装置５２（選択部の一例）を用いて選択することができる。オペレータによる選択は、旋回体１２の旋回による物体の検出の前に行ってもよいし、物体の検出後に行ってもよい。図１１は、図１０に示す工事現場において、第４壁部Ｗ４のみが設定されている仮想壁Ｗを示す図である。図１１に示す仮想壁Ｗは、複数のロードコーン１０１に沿って設定されている。
【0060】
コントローラ４は、設定した仮想壁Ｗをディスプレイ５３に表示させる。油圧ショベル１がカメラを有している場合には、旋回体１２の旋回の際に全周を撮影することによって、周囲の状態を撮像し、仮想壁Ｗとともにディスプレイ５３に表示する。これによって、オペレータは油圧ショベル１に対して仮想壁Ｗが設けられている位置を認識することができる。図１２に示すディスプレイ５３の表示画面Ｄ１では、油圧ショベル１の全体と周囲の物体と仮想壁Ｗが平面視において表示されている。図１２に示すディスプレイ５３の表示画面Ｄ２では、油圧ショベル１の後側面部１２ｃと仮想壁Ｗの第２壁部Ｗ２と物体Ｎが表示されている。
【0061】
（監視制御）
コントローラ４は、作業機１５の仮想壁Ｗへの接近を監視する。
コントローラ４は、作業機１５の仮想壁Ｗへの接近を監視する。
【0062】
コントローラ４は、第１姿勢データと第２姿勢データに基づいて、作業機１５の最外位置を常時算出する。最外位置は、作業機１５のうち旋回中心１２ｇから最も遠い距離にある位置である。図１１において、作業機１５の最外位置Ｐ１が示されている。
【0063】
記憶装置４２は、作業機１５の寸法データを記憶している。寸法データは、ブーム２１、アーム２２、およびバケット２３の長さ、厚み、および幅等の形状データである。
一例を挙げると、寸法データは、ブーム２１の長さＬ１と、アーム２２の長さＬ２と、バケット２３の長さＬ３を含む。詳細には、ブーム２１の長さＬ１は、ブーム２１を旋回体１２に接続するブームピン２８とアーム２２をブーム２１に接続するアームピン２９との間の距離である。アーム２２の長さＬ２は、アームピン２９とバケット２３をアーム２２に接続するバケットピン３０との間の距離である。バケット２３の長さは、バケットピン３０とバケット２３の刃先２３ａとの間の距離である。
一例を挙げると、寸法データは、ブーム２１の長さＬ１と、アーム２２の長さＬ２と、バケット２３の長さＬ３を含む。詳細には、ブーム２１の長さＬ１は、ブーム２１を旋回体１２に接続するブームピン２８とアーム２２をブーム２１に接続するアームピン２９との間の距離である。アーム２２の長さＬ２は、アームピン２９とバケット２３をアーム２２に接続するバケットピン３０との間の距離である。バケット２３の長さは、バケットピン３０とバケット２３の刃先２３ａとの間の距離である。
【0064】
コントローラ４は、記憶装置４２に記憶されている寸法データと、ピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４とに基づいて、作業機１５の最も外側の再外位置を算出する。
【0065】
コントローラ４は、作業機１５の最外位置Ｐ１が仮想壁Ｗから所定範囲に入ったことを検出した場合、作業機１５または旋回体１２に対して仮想壁Ｗに近づく動作を制限する動作制限を実行する。動作制限は、作業機１５または旋回体１２が仮想壁Ｗに近づく動作を制限できればよく、作業機１５の動作または旋回体１２の旋回を停止することを含む。図１３には、作業機１５の最外位置Ｐ１が仮想壁Ｗから所定範囲内に入った状態が示されている。コントローラ４は、最外位置Ｐ１を常時算出し、最外位置Ｐ１が仮想壁Ｗから所定距離以内に進入した場合、作業機１５の動作または旋回体１２の旋回を減速し、仮想壁Ｗに達する前に停止する。所定範囲は、仮想壁Ｗの油圧ショベル１側であって、作業機１５の動作および旋回体１２の旋回を仮想壁Ｗに達するまえに停止可能な範囲に設定することができる。
【0066】
コントローラ４は、制御弁３５を制御することによって、油圧シリンダ２４～２６および旋回モータ２７への作動油の供給を停止し、作業機１５の動作および旋回体１２の旋回を停止することができる。コントローラ４は、ポンプ制御装置３４を制御して油圧ポンプ３２からの作動油の供給を停止することによって作業機１５の動作および旋回体１２の旋回を停止することができる。また、作動油の供給を徐々に減少することによって、作業機１５の動作および旋回体１２の旋回を減速することができる。
【0067】
作業機１５の最外位置Ｐ１が仮想壁Ｗから所定範囲に入ったことを検出した際に、旋回体１２の旋回が停止した状態で作業機１５が動作している場合には、コントローラ４は、作業機１５に対して動作制限を実行する。また、作業機１５の最外位置Ｐ１が仮想壁Ｗから所定範囲に入ったことを検出した際に、作業機１５の動作が停止した状態で旋回体１２が旋回している場合には、コントローラ４は、旋回体１２の旋回に対して動作制限を実行する。
【0068】
なお、コントローラ４は、作業機１５の最外位置Ｐ１だけでなく旋回体１２の他の部分が仮想壁Ｗから所定範囲に入ったことを検出してもよい。
【0069】
コントローラ４は、作業機１５の最外位置Ｐ１が仮想壁Ｗから所定距離以内に進入した場合、作業機１５の動作または旋回体１２の旋回を減速して停止するとともに、警報を発してもよい。警報は、ディスプレイ５３に表示してもよいし、音、光等であってもよい。
【0070】
＜動作＞
次に、本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作について説明する。
次に、本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作について説明する。
【0071】
（仮想壁作成動作）
本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作のうち仮想壁Ｗの作成動作について説明する。図１３は、油圧ショベル１の仮想壁Ｗの作成動作を示すフロー図である。
本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作のうち仮想壁Ｗの作成動作について説明する。図１３は、油圧ショベル１の仮想壁Ｗの作成動作を示すフロー図である。
【0072】
はじめに、ステップＳ１において、コントローラ４は、オペレータが入力装置５２を用いて仮想壁の設定制御を実行するように入力操作を行ったことを受信する。
【0073】
次に、ステップＳ２において、コントローラ４は、ポンプ制御装置３４および制御弁３５を制御することによって、油圧シリンダ２４～２６に供給される作動油を調整し、作業機１５を図５Ａおよび図５Ｂに示す物体検出姿勢にする。
【0074】
次に、ステップＳ３において、コントローラ４は、旋回体１２を旋回させながら物体検出センサ３ａ～３ｃによって油圧ショベル１の周囲の物体の検出を行う。コントローラ４は、設定された検出エリアＲ内において物体の検出を行う。コントローラ４は、検出エリアＲの外側において物体を検出した場合には、物体を検出したと判定しなくてもよい。
【0075】
次に、ステップＳ４において、コントローラ４は、物体検出センサ３ａ～３ｃのうち物体を検出したセンサから物体までの距離情報と、物体を検出した際の旋回角θ５とから、検出された物体の位置を特定する。図８に示す例では、第１エリアＲ１において物体Ｎ１が検出され位置Ｐ１が特定されている。第２エリアＲ２において物体Ｎ２が検出されて位置Ｐ２が特定されている。第３エリアＲ３において物体Ｎ３が検出されて位置Ｐ３が特定されている。第４エリアＲ４において物体Ｎ４、Ｎ５が検出されて位置Ｐ４、Ｐ５が特定されている。
【0076】
次に、ステップＳ５において、コントローラ４は、検出エリアＲを分割した複数のエリアの各々のエリアにおいて複数の物体が検出された場合は、各々のエリアにおいて、油圧ショベル１に最も近い物体の位置を特定する。第４エリアＲ４では、２つの物体Ｎ４、Ｎ５が検出されているため、油圧ショベル１に近い方の物体Ｎ５の位置Ｐ５が採用される。
【0077】
次に、ステップＳ６において、コントローラ４は、各々のエリアにおいて特定された物体の位置に、各々のエリアに対応する初期仮想壁の壁部を移動させ、仮想壁Ｗを設定する。具体例では、コントローラ４は、初期仮想壁Ｗ´の第１初期壁部Ｗ１´を位置Ｐ１に移動し、初期仮想壁Ｗ´の第２初期壁部Ｗ２´を位置Ｐ２に移動し、初期仮想壁Ｗ´の第３初期壁部Ｗ３´を位置Ｐ３に移動し、初期仮想壁Ｗ´の第４初期壁部Ｗ４´を位置Ｐ５に移動する。そして、コントローラ４は、第１壁部Ｗ１と第３壁部Ｗ３を接続し、第３壁部Ｗ３と第２壁部Ｗ２を接続し、第２壁部Ｗ２と第４壁部Ｗ４を接続し、第４壁部Ｗ４と第１壁部Ｗ１を接続することによって、仮想壁Ｗを作成する。
【0078】
次に、ステップＳ７において、コントローラ４は、作成した仮想壁Ｗの壁部の各々について設定するか否かを選択するための表示をディスプレイ５３に行わせる。この表示を見て、オペレータは、入力装置５２を用いて仮想壁Ｗの各壁部を設定するか否かについて選択する。例えば、オペレータは、図１１に示すように、第４壁部Ｗ４だけを設定するような選択をすることができる。
【0079】
次に、ステップＳ８において、コントローラ４は、ディスプレイ５３に油圧ショベル１、周囲画像とともに、ステップＳ７で設定すると選択された壁部分で形成された仮想壁Ｗを表示させる。
これにより、検出した物体に基づいた仮想壁Ｗを設定することができる。
これにより、検出した物体に基づいた仮想壁Ｗを設定することができる。
【0080】
（接近監視動作）
次に、本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作のうち作業機１５の仮想壁Ｗへの接近監視について説明する。図１４は、作業機１５の仮想壁Ｗへの接近を監視する動作を示すフロー図である。
次に、本実施の形態の油圧ショベル１の制御動作のうち作業機１５の仮想壁Ｗへの接近監視について説明する。図１４は、作業機１５の仮想壁Ｗへの接近を監視する動作を示すフロー図である。
【0081】
はじめに、ステップＳ１１において、コントローラ４は、ピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４を含む第１姿勢データをおよび第２姿勢データを受信する。
【0082】
次に、ステップＳ１２において、コントローラ４は、記憶装置４２に記憶されている寸法データと、受信したピッチ角θ１、ブーム角θ２、アーム角θ３、およびバケット角θ４から作業機１５の最外位置Ｐを算出する。
【0083】
次に、ステップＳ１３において、コントローラ４は、算出した最外位置Ｐが仮想壁Ｗから所定距離の範囲に進入したか否かを判定する。
【0084】
ステップＳ１３において、最外位置Ｐが所定範囲内に進入していないと判定した場合、制御は、ステップＳ１１に戻り、コントローラ４は、第１姿勢データおよび第２姿勢データを受信する。
【0085】
ステップＳ１３において、最外位置Ｐが所定範囲内に進入したと判定した場合、ステップＳ１４において、コントローラ４は、作業機１５の動作を停止する。具体的には、コントローラ４は、ポンプ制御装置３４および制御弁３５の少なくとも一方を制御することによって、油圧シリンダ２４～２６および旋回モータ２７への作動油の供給を減少して停止する。これによって、作業機１５の動作および旋回体１２の旋回が減速して停止する。また、コントローラ４は、ディスプレイ５３に警報を表示する。
【0086】
これにより、作業の最中に、検出した物体に近づくことを防止することができる。
【0087】
（特徴）
（１）
本実施の形態の油圧ショベル１は、作業機械本体２と、物体検出センサ３ａ～３ｃと、旋回角度センサ６１と、コントローラ４（制御部の一例）と、を備える。作業機械本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。旋回体１２は、走行体１１の上側に配置され、走行体１１に対して旋回可能である。物体検出センサ３ａ～３ｃは、旋回体１２に配置されている。旋回角度センサ６１は、旋回体１２の旋回角度を検出する。コントローラ４は、旋回体１２を旋回させて物体検出センサ３ａ～３ｃで作業機械本体２の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、物体検出センサ３ａ～３ｃによって検出される物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体２に対する物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。
（１）
本実施の形態の油圧ショベル１は、作業機械本体２と、物体検出センサ３ａ～３ｃと、旋回角度センサ６１と、コントローラ４（制御部の一例）と、を備える。作業機械本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。旋回体１２は、走行体１１の上側に配置され、走行体１１に対して旋回可能である。物体検出センサ３ａ～３ｃは、旋回体１２に配置されている。旋回角度センサ６１は、旋回体１２の旋回角度を検出する。コントローラ４は、旋回体１２を旋回させて物体検出センサ３ａ～３ｃで作業機械本体２の周囲の物体を検出し、物体を検出した場合、物体検出センサ３ａ～３ｃによって検出される物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体２に対する物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。
【0088】
このように旋回体１２を旋回させて作業機械本体２の周囲の物体を検出しているため、物体検出センサを配置する数を少なくでき、コストを低減することができる。また、旋回体１２を旋回することによって作業機械本体２の周囲の物体を検出するため、作業機１５による誤検出を起こす恐れのある位置に物体検出センサを配置する必要がなく、作業機１５による誤検出を抑制することができる。
【0089】
（２）
本実施の形態の油圧ショベル１では、旋回体１２は、作業機１５を有する。物体検出センサ３ａ～３ｂは、検出方向が作業機１５と重ならないように旋回体１２に配置されている、
これにより、作業機１５による物体の誤検出を抑制することができる。
本実施の形態の油圧ショベル１では、旋回体１２は、作業機１５を有する。物体検出センサ３ａ～３ｂは、検出方向が作業機１５と重ならないように旋回体１２に配置されている、
これにより、作業機１５による物体の誤検出を抑制することができる。
【0090】
（３）
本実施の形態の油圧ショベル１では、旋回体１２は、作業機１５を有する。コントローラ４は、仮想壁Ｗに作業機１５が近づく動作を制限する動作制限を実行する。
本実施の形態の油圧ショベル１では、旋回体１２は、作業機１５を有する。コントローラ４は、仮想壁Ｗに作業機１５が近づく動作を制限する動作制限を実行する。
【0091】
これにより、仮想壁Ｗの外側に作業機１５が進入することを防ぎ、作業機１５が物体に接触することを防止できる。
【0092】
（４）
本実施の形態の油圧ショベル１では、動作制限は、作業機１５の停止を含む。
本実施の形態の油圧ショベル１では、動作制限は、作業機１５の停止を含む。
【0093】
これにより、仮想壁Ｗの外側に作業機１５が進入する前に作業機１５を停止することができる。
【0094】
（５）
本実施の形態の油圧ショベル１では、動作制限は、旋回体１２の旋回の停止を含む。
本実施の形態の油圧ショベル１では、動作制限は、旋回体１２の旋回の停止を含む。
【0095】
これにより、仮想壁Ｗの外側に作業機１５が進入する前に旋回体１２の旋回を停止することができる。
【0096】
（６）
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、仮想壁Ｗに旋回体１２が近づく動作を制限する動作制限を実行する。
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、仮想壁Ｗに旋回体１２が近づく動作を制限する動作制限を実行する。
【0097】
これにより、仮想壁Ｗの外側に旋回体１２が進入することを防ぎ、旋回体１２が物体に接触することを防止できる。
【0098】
（７）
本実施の形態の油圧ショベル１では、動作制限は、旋回体１２の旋回の停止を含む。
本実施の形態の油圧ショベル１では、動作制限は、旋回体１２の旋回の停止を含む。
【0099】
これにより、仮想壁Ｗの外側に旋回体１２が進入する前に旋回を停止することができる。
【0100】
（８）
本実施の形態の油圧ショベル１は、作業機１５および走行体１１の姿勢を検出する姿勢検出部６０を更に備える。コントローラ４は、作業機１５の最も外側の最外位置Ｐを検出し、最外位置Ｐが仮想壁Ｗから所定範囲内に入った場合に動作制限を実行する。
本実施の形態の油圧ショベル１は、作業機１５および走行体１１の姿勢を検出する姿勢検出部６０を更に備える。コントローラ４は、作業機１５の最も外側の最外位置Ｐを検出し、最外位置Ｐが仮想壁Ｗから所定範囲内に入った場合に動作制限を実行する。
【0101】
このように、作業機１５の最も外側の部分が仮想壁Ｗに進入することを防ぐことができ、作業機１５が物体に接触することを防止できる。
【0102】
（９）
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、作業機械本体２の周囲を４つの第１エリアＲ１～第４エリアＲ４（複数の領域の一例）に分ける。仮想壁Ｗは、第１エリアＲ１～第４エリアＲ４に対応した第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４（複数の壁部の一例）を有する。第１エリアＲ１～第４エリアＲ４の各々の領域において特定された物体の位置に基づいて、第１エリアＲ１～第４エリアＲ４に対応した第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４が設定される。
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、作業機械本体２の周囲を４つの第１エリアＲ１～第４エリアＲ４（複数の領域の一例）に分ける。仮想壁Ｗは、第１エリアＲ１～第４エリアＲ４に対応した第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４（複数の壁部の一例）を有する。第１エリアＲ１～第４エリアＲ４の各々の領域において特定された物体の位置に基づいて、第１エリアＲ１～第４エリアＲ４に対応した第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４が設定される。
【0103】
これにより、各エリアにおいて適切な位置に仮想壁Ｗを設定することができる。
【0104】
（１０）
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、物体が検出されない領域について、領域に対応する壁部を設定しない。
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、物体が検出されない領域について、領域に対応する壁部を設定しない。
【0105】
これにより、物体が検出されていない領域には仮想壁Ｗが配置されてないようにすることができる。例えば、作業機械本体２の前側に物体が検出されない場合には、前側には壁部（例えば第１壁部Ｗ１）が設定されないようにできる。
【0106】
（１１）
本実施の形態の油圧ショベル１は、第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４の各々について設定するか否かを選択する入力装置５２（選択部の一例）を更に備える。
本実施の形態の油圧ショベル１は、第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４の各々について設定するか否かを選択する入力装置５２（選択部の一例）を更に備える。
【0107】
これにより、作業者が仮想壁Ｗを設ける必要がないと判断した箇所には仮想壁Ｗを設定しないようにできる。例えば、図１１に示すように、第４壁部Ｗ４のみを設定することができる。
【0108】
（１２）
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、作業機械本体２を囲むように配置された設定前の初期仮想壁Ｗ´を記憶している。初期仮想壁Ｗ´は、複数の第１初期壁部Ｗ１´～第４初期壁部Ｗ４´を有する。コントローラ４は、物体の位置に基づいて第１初期壁部Ｗ１´～第４初期壁部Ｗ４´を移動させることによって第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４を設定する。
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、作業機械本体２を囲むように配置された設定前の初期仮想壁Ｗ´を記憶している。初期仮想壁Ｗ´は、複数の第１初期壁部Ｗ１´～第４初期壁部Ｗ４´を有する。コントローラ４は、物体の位置に基づいて第１初期壁部Ｗ１´～第４初期壁部Ｗ４´を移動させることによって第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４を設定する。
【0109】
これにより、コントローラ４がテンプレートして記憶している初期仮想壁Ｗ´の第１初期壁部Ｗ１´～第４初期壁部Ｗ４´を物体の検出に合わせて適宜移動させることによって仮想壁Ｗを設定することができる。
【0110】
（１３）
本実施の形態の油圧ショベル１は、作業機械本体２の少なくとも一部と仮想壁Ｗの少なくとも一部分を表示するディスプレイ５３（表示部の一例）を更に備える。
本実施の形態の油圧ショベル１は、作業機械本体２の少なくとも一部と仮想壁Ｗの少なくとも一部分を表示するディスプレイ５３（表示部の一例）を更に備える。
【0111】
これにより、作業者はディスプレイ５３を確認することによって設定された仮想壁Ｗの位置を確認することができる。
【0112】
（１４）
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、旋回体１２の旋回中心１２ｇを基準として作業機械本体２の周囲を第１エリアＲ１（第１領域の一例）と第２エリアＲ２（第２領域の一例）と第３エリアＲ３（第３領域の一例）と第４エリアＲ４（第４領域の一例）の４つの領域に分ける。第１エリアR１は、走行体１１の第１基準線L１に沿ったY方向（前後方向の一例）における一方側の領域であり、第２エリアR２は、走行体１１の第１基準線L１に沿った方向における他方側の領域である。第３エリアR３は、走行体１１の第２基準線L２に沿ったX方向（幅方向の一例）における一方側の領域であり、第４領域R４は、走行体１１の第２基準線L２に沿った方向における他方側の領域である。仮想壁Ｗは、矩形状であり、走行体１１のY方向における一方側に第２基準線L２に沿って配置された第１壁部Ｗ１と、走行体１１のY方向における他方側に第２基準線L２に沿って配置された第２壁部Ｗ２と、走行体１１のX方向における一方側に第１基準線L１に沿って配置された第３壁部Ｗ３と、走行体１１のX方向における他方側に第１基準線L１に沿って配置された第４壁部Ｗ４と、を有する。コントローラ４は、第１エリアＲ１において特定された物体の位置に基づいて第１壁部Ｗ１を設定し、第２エリアＲ２において特定された物体の位置に基づいて第２壁部Ｗ２を設定し、第３エリアＲ３において特定された物体の位置に基づいて第３壁部Ｗ３を設定し、第４エリアＲ４において特定された物体の位置に基づいて第４壁部Ｗ４を設定する。
本実施の形態の油圧ショベル１では、コントローラ４は、旋回体１２の旋回中心１２ｇを基準として作業機械本体２の周囲を第１エリアＲ１（第１領域の一例）と第２エリアＲ２（第２領域の一例）と第３エリアＲ３（第３領域の一例）と第４エリアＲ４（第４領域の一例）の４つの領域に分ける。第１エリアR１は、走行体１１の第１基準線L１に沿ったY方向（前後方向の一例）における一方側の領域であり、第２エリアR２は、走行体１１の第１基準線L１に沿った方向における他方側の領域である。第３エリアR３は、走行体１１の第２基準線L２に沿ったX方向（幅方向の一例）における一方側の領域であり、第４領域R４は、走行体１１の第２基準線L２に沿った方向における他方側の領域である。仮想壁Ｗは、矩形状であり、走行体１１のY方向における一方側に第２基準線L２に沿って配置された第１壁部Ｗ１と、走行体１１のY方向における他方側に第２基準線L２に沿って配置された第２壁部Ｗ２と、走行体１１のX方向における一方側に第１基準線L１に沿って配置された第３壁部Ｗ３と、走行体１１のX方向における他方側に第１基準線L１に沿って配置された第４壁部Ｗ４と、を有する。コントローラ４は、第１エリアＲ１において特定された物体の位置に基づいて第１壁部Ｗ１を設定し、第２エリアＲ２において特定された物体の位置に基づいて第２壁部Ｗ２を設定し、第３エリアＲ３において特定された物体の位置に基づいて第３壁部Ｗ３を設定し、第４エリアＲ４において特定された物体の位置に基づいて第４壁部Ｗ４を設定する。
【0113】
これにより、旋回体１２の旋回中心１２ｇを基準として分けた４つの第１エリアＲ１～第４エリアＲ４の各々に対応する壁部を設定することができる。
【0114】
（１５）
本実施の形態の油圧ショベル１の制御方法は、ステップＳ３（検出ステップの一例）と、ステップＳ４およびステップＳ５（位置特定ステップの一例）と、ステップＳ７（設定ステップの一例）と、を備える。ステップＳ３は、走行体１１の上側に配置されている旋回体１２を旋回させて、走行体１１および旋回体１２を含む作業機械本体２の周囲の物体を検出する。ステップＳ４、Ｓ５は、物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体２に対する物体の位置を特定する。ステップＳ７は、特定された位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。
本実施の形態の油圧ショベル１の制御方法は、ステップＳ３（検出ステップの一例）と、ステップＳ４およびステップＳ５（位置特定ステップの一例）と、ステップＳ７（設定ステップの一例）と、を備える。ステップＳ３は、走行体１１の上側に配置されている旋回体１２を旋回させて、走行体１１および旋回体１２を含む作業機械本体２の周囲の物体を検出する。ステップＳ４、Ｓ５は、物体までの距離と、物体が検出された旋回角度とに基づいて作業機械本体２に対する物体の位置を特定する。ステップＳ７は、特定された位置に基づいて仮想壁Ｗを設定する。
【0115】
このように旋回体１２を旋回させて作業機械本体２の周囲の物体を検出しているため、物体検出センサを配置する数を少なくでき、コストを低減することができる。また、旋回体１２を旋回することによって作業機械本体２の周囲の物体を検出するため、作業機１５による誤検出を起こす恐れのある位置に物体検出センサを配置する必要がなく、作業機１５による誤検出を抑制することができる。
【0116】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0117】
（Ａ）
なお、上記実施の形態では、記憶装置４２に初期仮想壁Ｗ´が記憶されているが、初期仮想壁Ｗ´が記憶されていなくてもよい。第１エリアＲ１～第４エリアＲ４の各々において検出した物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４を設定すればよい。第１エリアＲ１および第２エリアＲ２では、第１基準線L１に対して垂直な第１壁部Ｗ１および第２壁部Ｗ２を作成し、第３エリアＲ３および第４エリアＲ４では、第２基準線L２に対して垂直な第３壁部Ｗ３および第４壁部Ｗ４を作成し、第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４を繋ぎ合わせることで仮想壁Ｗを作成してもよい。
なお、上記実施の形態では、記憶装置４２に初期仮想壁Ｗ´が記憶されているが、初期仮想壁Ｗ´が記憶されていなくてもよい。第１エリアＲ１～第４エリアＲ４の各々において検出した物体の位置を特定し、特定した位置に基づいて第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４を設定すればよい。第１エリアＲ１および第２エリアＲ２では、第１基準線L１に対して垂直な第１壁部Ｗ１および第２壁部Ｗ２を作成し、第３エリアＲ３および第４エリアＲ４では、第２基準線L２に対して垂直な第３壁部Ｗ３および第４壁部Ｗ４を作成し、第１壁部Ｗ１～第４壁部Ｗ４を繋ぎ合わせることで仮想壁Ｗを作成してもよい。
【0118】
（Ｂ）
上記実施の形態では、検出エリアＲを４つのエリアに分割しているが、４つに限らなくてもよい。また、検出エリアＲは等間隔に分けなくてもよい。また、初期壁部および壁部も４つに限らなくてもよいが、検出エリアＲの分割数に対応する方が好ましい。
上記実施の形態では、検出エリアＲを４つのエリアに分割しているが、４つに限らなくてもよい。また、検出エリアＲは等間隔に分けなくてもよい。また、初期壁部および壁部も４つに限らなくてもよいが、検出エリアＲの分割数に対応する方が好ましい。
【0119】
（Ｃ）
上記実施の形態では、物体検出センサは３つ配置されているが、３つに限らなくてもよく、４つ以上であってもよいし、２つ以下であってもよい。作業機１５の動作による物体の誤検出を抑制するためには、物体検出センサは、その検出方向が作業機１５と重ならないような位置に配置されている方が好ましい。
上記実施の形態では、物体検出センサは３つ配置されているが、３つに限らなくてもよく、４つ以上であってもよいし、２つ以下であってもよい。作業機１５の動作による物体の誤検出を抑制するためには、物体検出センサは、その検出方向が作業機１５と重ならないような位置に配置されている方が好ましい。
【0120】
（Ｄ）
上記実施の形態では、ブーム角センサ６３ａはＩＭＵであるが、これに限らなくてもよく、ブームシリンダ２４のストローク長を検出するセンサであってもよい。アーム角センサ６３ｂはＩＭＵであるが、これに限らなくてもよく、アームシリンダ２５のストローク長を検出するセンサであってもよい。また、バケット角センサ６３ｃは、バケットシリンダ２６のストロークを検出するセンサであるが、これに限らなくてもよく、IMUであってもよい。要するに、ブーム角センサ６３ａとアーム角センサ６３ｂとバケット角センサ６３ｃは、各々の角度を検出できるセンサであればよい。
上記実施の形態では、ブーム角センサ６３ａはＩＭＵであるが、これに限らなくてもよく、ブームシリンダ２４のストローク長を検出するセンサであってもよい。アーム角センサ６３ｂはＩＭＵであるが、これに限らなくてもよく、アームシリンダ２５のストローク長を検出するセンサであってもよい。また、バケット角センサ６３ｃは、バケットシリンダ２６のストロークを検出するセンサであるが、これに限らなくてもよく、IMUであってもよい。要するに、ブーム角センサ６３ａとアーム角センサ６３ｂとバケット角センサ６３ｃは、各々の角度を検出できるセンサであればよい。
【0121】
（Ｅ）
上記実施の形態では、旋回モータ２７は油圧モータであるが、これに限られるものではなく、電動モータであってもよい。この場合、作業機１５の最外位置Ｐが仮想壁Ｗに接近した際には、油圧シリンダ２４～２６に供給される作動油を停止するとともに、コントローラ４からの指令によって電動モータを停止する。
上記実施の形態では、旋回モータ２７は油圧モータであるが、これに限られるものではなく、電動モータであってもよい。この場合、作業機１５の最外位置Ｐが仮想壁Ｗに接近した際には、油圧シリンダ２４～２６に供給される作動油を停止するとともに、コントローラ４からの指令によって電動モータを停止する。
【産業上の利用可能性】
【0122】
本開示によれば、誤検出を抑制することが可能な効果を有し、作業機械等に有用である。
【符号の説明】
【0123】
１：油圧ショベル、２：作業機械本体、３ａ：物体検出センサ、３ｂ：物体検出センサ、３ｃ：物体検出センサ、４：コントローラ、１１：走行体、１１ａ：走行装置、１１ｂ：走行装置、１１ｃ：履帯、１１ｄ：履帯、１２：旋回体、１２ａ：左側面部、１２ｂ：右側面部、１２ｃ：後側面部、１２ｇ：旋回中心、１３：旋回フレーム、１４：キャブ、１５：作業機、１６：エンジンルーム、２１：ブーム、２２：アーム、２３：バケット、２３ａ：刃先、２４：ブームシリンダ、２５：アームシリンダ、２６：バケットシリンダ、２７：旋回モータ、２８：ブームピン、２９：アームピン、３０：バケットピン、３１：エンジン、３２：油圧ポンプ、３３：動力伝達装置、３４：ポンプ制御装置、３５：制御弁、４１：プロセッサ、４２：記憶装置、５１：操作装置、５２：入力装置、５３：ディスプレイ、６０：姿勢検出部、６１：旋回角度センサ、６２：走行体姿勢センサ、６３：作業機姿勢検出部、６３ａ：ブーム角センサ、６３ｂ：アーム角センサ、６３ｃ：バケット角センサ、１０１：ロードコーン、Ｗ：仮想壁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】