(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-19
(45)【発行日】2023-05-29
(54)【発明の名称】制御システム
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20230522BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 Q
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019175252
(22)【出願日】2019-09-26
(65)【公開番号】P2021050575
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2022-01-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 裕保
(72)【発明者】
【氏名】森木 秀一
(72)【発明者】
【氏名】井村 進也
(72)【発明者】
【氏名】石井 隆昭
【審査官】亀谷 英樹
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－２０４９２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１８６３４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０４３１０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－００１９６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１８４１３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３１９６３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６１３１０６２（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２００７８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２０－９／２２
Ｅ０２Ｆ ３／４２－３／４３
Ｅ０２Ｆ ３／８４－３／８５
Ｅ０２Ｆ ９／２４
Ｅ０２Ｆ ９／２６
Ｇ０５Ｇ １／００－２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械の自動運転を有効状態とする自動運転スイッチと、前記自動運転スイッチによって自動運転が有効状態である場合に作業機械の動作を自動で制御する自動運転制御装置と、
作業機械の動作情報を監視者に触覚により伝達する動作伝達装置とを備え、
前記動作伝達装置は、現在の動作と次の動作とが異なる場合に、次の動作を行う前に監視者に次の動作内容に関する動作情報を伝達することを特徴とする制御システム。
【請求項2】
請求項１記載の制御システムにおいて、前記自動運転制御装置は、制御不安定を含む車体異常が発生した場合に車体異常フラグを出力し、
前記動作伝達装置は、前記自動運転制御装置から前記車体異常フラグが入力された場合には、前記監視者に異常発生を触覚により伝達することを特徴とする制御システム。
【請求項3】
請求項１記載の制御システムにおいて、前記作業機械は、アクチュエータで駆動される作業装置を備え、
前記動作伝達装置は、前記監視者に前記動作情報として前記アクチュエータの動作を伝達することを特徴とする制御システム。
【請求項4】
請求項１記載の制御システムにおいて、
前記動作伝達装置は、前記作業機械の操作装置のレバー操作量に応じて触覚の伝達レベル及び伝達箇所を変更することを特徴とする制御システム。
【請求項5】
請求項１記載の制御システムにおいて、
前記動作伝達装置は、前記監視者に前記動作情報を伝達するタイミングを変更可能であることを特徴とする制御システム。
【請求項6】
請求項１記載の制御システムにおいて、前記動作伝達装置は、前記監視者の少なくとも２つ以上の指に触れるように配置されたことを特徴とする作業機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、土木建設業界においては熟練オペレータ数の減少が懸念されており、これに伴う施工精度の低下や人件費の抑制を目的として、作業機械の自動化に関する技術が開発されている。
【0003】
このような作業機械の自動化に係る技術として、例えば、特許文献１には、手動操作手段と、油圧源に連絡された油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータへの給排通路に介装されるとともにソレノイド機構等の電磁駆動手段により前記給排通路の開閉絞りをなすコントロールバルブと、このコントロールバルブに対し前記手動操作手段の操作信号に比例した駆動信号を出力するバルブコントローラと、前記手動操作手段からの操作信号を取り込んでこれを記憶するメモリ部およびこのメモリ部における記憶信号に基づいて前記バルブコントローラに駆動信号を出力可能とする演算出力部を有する自動作業コントローラと、前記手動操作信号からの出力と前記自動作業コントローラからの出力とを選択して前記バルブコントローラに出力する切り換え手段とからなる油圧駆動機械の作業自動化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平２－１６７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記従来技術においては、一回目の動作を二回目以降も自動的に繰り返させることで、作業機械に自動的に作業を行わせている。しかしながら、作業機械に搭乗しているオペレータ、或いは、遠隔操縦者等の監視者は、自動作業中の作業機械の次の動作を正確に把握することができないため、作業機械の不適切な動作を事前に把握して抑制するが困難である。
【0006】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、自動作業中の作業機械の次の動作を正確に把握することができる制御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、作業機械の自動運転を有効状態とする自動運転スイッチと、前記自動運転スイッチによって自動運転が有効状態である場合に作業機械の動作を自動で制御する自動運転制御装置と、作業機械の動作情報を監視者に触覚により伝達する動作伝達装置とを備え、前記動作伝達装置は、現在の動作と次の動作とが異なる場合に、次の動作を行う前に監視者に次の動作内容に関する動作情報を伝達するものとする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、自動作業中の作業機械の次の動作を正確に把握することができ、作業機械の不適切な動作を事前に把握して抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】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図である。
【図2】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図である。
【図3】第１の実施の形態に係る制御システムの機能ブロック図である。
【図4A】第１の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【図4B】第１の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【図5A】第１の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図5B】第１の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図5C】第１の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図5D】第１の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図5E】第１の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図6】第２の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【図7A】第２の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図7B】第２の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図7C】第２の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図7D】第２の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図8】第３の実施の形態に係る制御システムの機能ブロック図である。
【図9】第３の実施の形態に係る油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例を示す図である。
【図10A】第４の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【図10B】第４の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【図10C】第４の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【図10D】第４の実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0011】
なお、本実施の形態では、作業機械の一例として、作業装置（フロント作業機）を備える油圧ショベルを例示して説明するが、例えば、ホイールローダやブルドーザなど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。
【0012】
また、本実施の形態の説明に係る図面において、複数の構成要素が近傍にある場合には、１つの構成要素の引き出し線および符号を代表して付し、他の構成要素の符号は括弧書きで示すことがある。
【0013】
【0014】
【0015】
図１及び図２に示すように、本実施の形態においては、上部旋回体１６の旋回中心軸１８に沿った上向きを正とするｚ軸、ｚ軸に垂直な前後方向沿った前方を正とするｘ軸、及び、ｚ軸とｘ軸とに垂直な左右方向に沿った左側方を正とするｙ軸を有する車体座標系を設定する。
【0016】
図１及び図２において、油圧ショベル１は、下部走行体１４に旋回機構１５を介して上部旋回体１６を搭載することにより構成されている。旋回機構１５は油圧モータ４１を含んでおり、油圧モータ４１によって上部旋回体１６を下部走行体１４に対して時計回りまたは反時計回りに旋回動作させる。旋回機構１５には、旋回角度検出装置１３が設けられており、旋回角度とその変動を検出し、後述する制御装置４３および自動運転制御装置２３に送信する。
【0017】
上部旋回体１６の前方には、ブーム８、アーム９、及び作業具であるバケット１０により構成される作業装置１７が設けられている。また、上部旋回体１６には、オペレータが搭乗するキャブ２が搭載されている。ブーム８は上部旋回体１６に上下方向に回動可能に取り付けられている。ブーム８は、油圧駆動されるブームシリンダ５により、上部旋回体１６に対して揺動中心軸１９を中心に上下方向に揺動する。ブーム８の先端には、アーム９の一端が上下方向に回動可能に取り付けられている。アーム９は、油圧駆動されるアームシリンダ６により、ブーム８に対して前後方向に揺動する。アーム９の先端には、バケット１０が上下方向に回動可能に取り付けられている。バケット１０は、油圧駆動されるバケットシリンダ７により、アーム９に対して上下方向に揺動する。作業装置１７は、上部旋回体１６と共に、旋回中心軸１８を中心として旋回する。
【0018】
なお、本実施の形態においては、作業装置１７（つまり、ブーム８）の揺動中心軸１９は、上部旋回体１６の旋回中心軸１８とねじれの位置となるよう配置されているが、旋回中心軸１８と揺動中心軸１９とが交差するような配置としてもよい。
【0019】
ブーム８の基部、ブーム８とアーム９との接続部、及びアーム９とバケット１０との接続部には、それぞれ姿勢センサ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが取り付けられている。姿勢センサ３６Ａは、ブーム８の長手方向と、ｘｙ面とのなす角度β１を測定し、制御装置４３へ送信する。姿勢センサ３６Ｂは、ブーム８の長手方向とアーム９の長手方向とのなす角度β２を測定し、制御装置４３へ送信する。姿勢センサ３６Ｃは、アーム９の長手方向とバケット１０の長手方向とのなす角度β３を測定し、制御装置４３へ送信する。なお、本実施の形態では、姿勢センサ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ、及び旋回角度検出装置１３をまとめて車体姿勢検出装置４２と称することがある。
【0020】
図３は、本実施の形態に係る制御システムの機能ブロック図である。
【0021】
図３において、制御システムは、動作伝達装置２２、自動運転制御装置２３、車体情報統合処理装置、制御装置４３、自動運転スイッチ２０、及び作業装置１７により構成されている。また、自動運転制御装置２３は、経路生成部３２、動作開始判定部３３、及び伝達方法判定部３４を備えている。なお、以下において、油圧ショベル１に搭乗して作業を行うオペレータ、及び、油圧ショベル１を遠隔操作することにより作業を行うオペレータ（遠隔操作者）を監視者と称する。
【0022】
車体情報統合処理装置３０は車体姿勢、初期位置、目標位置を制御装置４３および、自動運転制御装置２３内の経路生成部３２へ出力する。
【0023】
制御装置４３は、車体情報統合処理装置３０より得た情報を基に、各アクチュエータ速度を作業装置１７へ出力する。
【0024】
作業装置１７は、図示しない油圧モータから吐出されて各アクチュエータに供給される圧油の方向および流量を制御するコントロールバルブ、及び、コントロールバルブを駆動するための機構を含んでおり、入力される駆動信号に基づいて作業装置１７の動作が制御される。
【0025】
自動運転スイッチ２０は、作業装置１７に入力される駆動信号を、制御装置４３から出力される駆動信号と経路生成部３２から出力されるとの何れかに選択的に切り換える。制御装置４３から出力される駆動信号が作業装置１７に入力される場合には、キャブ２のオペレータや遠隔操作者が操作する操作装置からの操作信号に基づいた駆動信号が作業装置１７に入力され、半自動制御が実施される。また、経路生成部３２から出力される駆動信号が作業装置１７に入力される場合には、自動運転制御装置２３による自動運転制御に基づく駆動信号が作業装置１７に入力され、自動制御が実施される。
【0026】
自動運転制御装置２３の経路生成部３２は、車体情報統合処理装置３０より得た情報を基に、作業経路を生成し、生成した作業経路上を動作するための各アクチュエータの速度を演算して駆動信号を生成し、作業装置１７および動作開始判定部３３へ出力する。
【0027】
動作開始判定部３３は、経路生成部３２から得た情報を基に、旋回動作などの動作の開始前に動作開始・終了フラグおよび、動作情報を伝達方法判定部３４へ出力する。
【0028】
伝達方法判定部３４は、動作開始判定部３３が出力した動作開始・終了フラグおよび動作情報を基に、伝達方法を判定し、動作に応じた伝達方法を動作伝達部２１へ出力する。
【0029】
動作伝達装置２２は、伝達方法判定部３４の出力に応じて、例えば振動装置等により構成される伝達機器（後述の動作伝達部２１ａ～２１ｊ）を作動させて動作情報を監視者へ伝達する。
【0030】
【0031】
動作伝達装置２２は、油圧ショベル１の動作情報を監視者に触覚により伝達するものであり、油圧ショベル１のオペレータが搭乗するキャブ２の内部、或いは、遠隔操作者による油圧ショベル１の操作位置（例えば、管理事務所内の遠隔操作室など）に配置される自動運転制御装置２３上に配置されている。また、自動運転制御装置２３上には、自動運転スイッチ２０が配置されている。
【0032】
動作伝達装置２２は、油圧ショベル１の操作又は監視を行う所定の場所に位置した監視者の左右前方の両手の届く位置に配置されている。動作伝達装置２２には、監視者に触覚により動作情報を伝達するための複数の動作伝達部２１ａ～２１ｊが配置されている。動作伝達部２１ａ～２１ｊは、動作伝達装置２２上にかざされる監視者の左右の手の指４０a～４０jが動作伝達部２１a～２１ｊにそれぞれ触れるように配置されている。動作伝達部２１ａ～２１ｊは、例えば、振動や温度変化、電気ショック等により監視者の触覚に刺激を与えることで動作情報を伝達する。
【0033】
監視者は、まず自動運転スイッチ２０を押すことによって、油圧ショベル１を自動運転を行う自動運転モードへ移行する。なお、本実施の形態においては、自動運転スイッチ２０と動作伝達部２１が離れた位置に配置されている場合を例示しているが、自動運転スイッチ２０と動作伝達部２１ａ～２１ｊとが一体となるような構造とし、動作伝達部２１ａ～２１ｊの全てに指４０ａ～４０ｊが接触している状態でのみ自動運転スイッチ２０が有効状態となるようなモーメンタリ型の動作を行うように構成してもよい。
【0034】
次に、監視者は、手３９（ここでは両手）を動作伝達装置２２上に置き、指４０a～４０jが動作伝達部２１a～２１ｊにそれぞれ触れるように配置する。なお、動作伝達部２１ａ～２１ｊは、監視者の指４０ａ～４０ｊの個数分配置されている場合を例示しているが、少なくとも２つ以上配置すればよい。また、動作を伝達する手は左右どちらか、もしくは両方でもよい。
【0035】
動作伝達部２１a～２１jは、例えば、旋回動作などの動作に応じて監視者に動作情報を伝達する。監視者に動作情報を伝達するタイミングは、油圧ショベル１が動作を開始するn秒前に実施する。なお、時間n秒は、オペレータの反応時間、油圧応答遅れ時間等のマージンを加算した時間、もしくは、遠隔操縦者の反応時間、通信遅延時間および油圧応答遅れ等のマージンを加算した時間である。
【0036】
図５Ａ～図５Ｅは、油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例をそれぞれ示す図である。ここでは、油圧ショベル１が右旋回動作を行う場合を例示して説明する。図５Ａ～図５Ｅにおいて、縦軸は各動作伝達部２１a～２１jの伝達レベルＡａ～Ａｊ、横軸は各動作伝達部２１a～２１jの伝達時間ｔを示す。
【0037】
例えば、図５Ａに示すように、油圧ショベル１の右旋回動作に係る動作情報を監視者に伝達する場合、動作伝達部２１ａ～２１ｊを単一で順次左側から右に流れるように動作させることが考えられる。この場合、監視者の指４０ａ～４０ａが左から右へ順に触覚への刺激をうけることになり、油圧ショベル１が右旋回動作を行うことを直感的に理解することができる。
【0038】
また、図５Ｂに示すように、動作伝達部２１a～２１jを順次左側から右に順に流れるように動作を開始させて連続して伝達を行う場合においても、触覚への刺激をうける監視者の指４０ａ～４０ａが左から右へ順に増えていくことになり、油圧ショベル１が右旋回動作を行うことを直感的に理解することができる。
【0039】
また、図５Ｃに示すように、動作伝達部２１a～２１ｊを順次左側から右に流れるように、かつ、同時に隣り合う動作伝達部２１a～２１ｊの動作時間を重複させることにより、監視者の指４０ａ～４０ａが左から右へ順に触覚への刺激をうけることになり、油圧ショベル１が右旋回動作を行うことを直感的に理解することができる。
【0040】
また、図５Ｄに示すように、油圧ショベル１の旋回速度に応じて動作伝達部２１a～２１ｊの動作間隔を変えることにより、監視者が旋回速度を直感的に理解しることができる。図５Ｄでは、油圧ショベル１の旋回速度が高速でかつ右旋回を実施する場合を例示しており、伝達時間を旋回速度が速くなるのに応じて短縮することで、監視者に動作速度を伝達することができる。例えば、伝達時間ｔｘは標準の旋回速度で旋回した場合に伝達する時間をｔ、標準の旋回速度をｖ、目標の旋回速度をｖｘとした場合、ｔｘ＝ｔ×（ｖ/ｖｘ）で表される。
【0041】
また、図５Ｅに示すように、伝達レベルを速度に応じて増減させることで、監視者に動作速度を伝達することができる。ここで、伝達レベルＡｘは標準の伝達レベルをＡ、標準の旋回速度をｖ、目標の旋回速度をｖｘとした場合、Ａｘ＝Ａ×（ｖｘ／ｖ）で表される。
【0042】
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
【0043】
従来技術においては、作業機械に搭乗しているオペレータ、或いは、遠隔操縦者等の監視者は、自動作業中の作業機械の次の動作を正確に把握することができないため、作業機械の不適切な動作を事前に把握して抑制するが困難であった。
【0044】
これに対して本実施の形態においては、作業機械の自動運転を有効状態とする自動運転スイッチと、自動運転スイッチ２０によって自動運転が有効状態である場合に油圧ショベル１の動作を自動で制御する自動運転制御装置２３と、油圧ショベル１の動作情報を監視者に触覚により伝達する動作伝達装置２２とを備え、動作伝達装置２２は、現在の動作と次の動作とが異なる場合に、次の動作を行う前に監視者に次の動作内容に関する動作情報を伝達するように構成したので、自動作業中の作業機械の次の動作を正確に把握することができ、作業機械の不適切な動作を事前に把握して抑制することができる。
【0045】
【0046】
本実施の形態は、第１の実施の形態における動作伝達装置２２の動作伝達部２１ａ～２１ｊの他の配置例を示すものである。
【0047】
図６は、本実施の形態に係る動作伝達装置の構成を模式的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の処理には同じ符号を付し、説明を省略する。なお、本実施の形態においては、図示の簡単のために右手（手３９）のみについて説明する。
【0048】
図２において、動作伝達装置２２Ａは、動作伝達部２１を少なくとも２×２個（本実施の形態では５×５個）配置し、横手方向の旋回動作のみならず、長手方向の作業動作を伝達する可能である。
【0049】
動作伝達装置２２Ａは、動作伝達部２１によって監視者の手の平の面積よりも広い範囲を覆うことができているため、手を置く場所に多少のズレが生じた場合においても、油圧ショベル１の動作方向を伝達することができる。なお、動作伝達部２１の配置は長手方向および横手方向の個数は一致する必要はない。
【0050】
図７Ａ～図７Ｄは、油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例をそれぞれ示すものである。図７Ａでは、油圧ショベル１が右旋回動作を行いながら作業装置１７を伸ばす動作を行う場合を例示している。図７Ａにおいては、縦に並ぶ動作伝達部の一群を左から順に動作伝達部群２１Ａ～２１Ｅ、左右に並ぶ動作伝達部の一群を下から順に動作伝達部群２１Ｊ～２１Ｆと称し、縦軸と横軸の何れかにそれぞれ各動作伝達部群２１Ａ～２１Ｊの伝達レベルＡと伝達時間ｔとを示す。
【0051】
例えば、図７Ａに示すように、油圧ショベル１が右旋回動作をしながら作業装置１７を伸ばす動作を行う場合に動作情報を監視者に伝達するとき、動作伝達部群２１Ａ～２１Ｅを右から左に流れるように順次動作させ、かつ、動作伝達部群２１Ｆ～２１Ｊを手前から奥側へ流れるように順次動作させる。この場合、監視者の手３９が左下から右上へ順に触覚への刺激をうけることになり、油圧ショベル１が右旋回動作を行いながら、作業装置１７を前方に伸ばす作業を行うことを直感的に理解することができる。
【0052】
図７Ｂ～図７Ｄでは、油圧ショベル１がクローラにより走行動作を行う場合を例示している。図７Ｂ～図７Ｄにおいては、左側の動作伝達部の一群を動作伝達部群２１Ｋ、右側の動作伝達部の一群を動作伝達部群２１Ｌと称する。また、動作伝達部群２１Ｋにおいて左右方向に並ぶ動作伝達部の一群を下から順に動作伝達部群２１Ｍ～２１Ｑと称し、動作伝達部群２１Ｌにおいて左右方向に並ぶ動作伝達部の一群を上から順に動作伝達部群２１Ｒ～２１Ｖと称する。また、縦軸と横軸の何れかにそれぞれ各動作伝達部群２１Ｍ～２１Ｖの伝達レベルＡと伝達時間ｔとを示す。
【0053】
図７Ｂ～図７Ｄに示すように、油圧ショベル１のクローラによる走行動作の動作情報を監視者に伝達する場合には、例えば、右手側で車体旋回動作およびフロント伸縮動作を伝達する場合、左手側でクローラ動作を伝達することが可能である。
【0054】
例えば、図７Ｂに示すように、クローラが前進する動作を伝達するケースでは、左クローラ進行方向３７および右クローラ進行方向３８は同一となり、動作伝達部群２１Ｋ，２１Ｌが前進動作に合わせて伝達する。この場合、動作伝達部群２１Ｋの動作伝達部群２１Ｍ～２１Ｑが順次動作し、動作伝達部群２１Ｖは動作伝達部群２１Ｍ、動作伝達部群２１Ｕは動作伝達部群２１Ｎ、動作伝達部群２１Ｔは動作伝達部群２１Ｏ、動作伝達部群２１Ｓは動作伝達部群２１Ｐ、動作伝達部群２１Ｒは動作伝達部群２１Ｑとそれぞれ同期して動作する。
【0055】
また、図７Ｃに示すように、クローラ操作による車体右旋回動作を伝達するケースでは、左クローラ進行方向３７および右クローラ進行方向３８は同一あるが、左クローラ速度に比べて右クローラ速度は低速である。そのため、例えば、左クローラ速度が右クローラ速度より２倍速である場合、動作伝達部群２１Ｋの伝達周期は動作伝達部群２１Ｌの伝達周期と比べて２倍となる。つまり、動作伝達部群２１Ｋの動作伝達部群２１Ｍ，２１Ｎ，２１Ｏ，２１Ｐ，２１Ｑおよび、動作伝達部群２１Ｌの動作伝達部群２１Ｖ，２１Ｕ，２１Ｔ，２１Ｓ，２１Ｒが順次動作するが、動作伝達部群２１Ｋは動作伝達部群２１Ｌが１度動作する間に２度動作することとなり、伝達周期は速度差によって変化する。左右クローラの伝達周期の比率は、ＶＲを右クローラ速度、ＶＬを左クローラ速度とし、ＶＲ＞ＶＬの場合、（ＶＬ÷ＶＲ）：１となる。また、ＶＬ＞ＶＲの場合、左右クローラの伝達周期の比率は、１：（ＶＲ÷ＶＬ）となる。
【0056】
また、図７Ｄに示すように、油圧ショベル１が信地旋回を実行するように左右クローラ進行方向が異なる動作を伝達するケースでは、動作伝達部群２１Ｍと動作伝達部群２１Ｒ、動作伝達部群２１Ｎと動作伝達部群２１Ｓ、動作伝達部群２１Ｔと動作伝達部群２１Ｏ、動作伝達部群２１Ｕと動作伝達部群２１Ｐ、動作伝達部群２１Ｖと動作伝達部群２１Ｑとがそれぞれ同期して動作する。このように、旋回動作に加え、フロント部やクローラの動作情報を監視者へ触覚により伝達することで、監視者は自動で動作する油圧ショベル１の次の動作を把握することができ、不適切な動作が開始される前に動作を抑制することができる。また、動作情報を触覚により伝えることにより、監視者は油圧ショベル１の周囲から視線を逸らすことなく油圧ショベル１の動作を把握することができる。
【0057】
なお、ホイールローダ等の車輪タイプの作業機械に本発明を適応する場合は、例えば、動作伝達部群２１Ａ～２１Ｊを車両の進行方向に応じて動作させ、フロント操作時は動作伝達部群２１Ａ～２１Ｊの全体を振動させることによって、監視者は油圧ショベル１周囲から視線を逸らすことなく油圧ショベル１の動作を把握することができる。
【0058】
【0059】
本実施の形態は、第１及び第２の実施の形態において自動運転制御装置２３に制御不安定等の車体異常情報に応じて車体異常フラグを出力する作業状態監視部３１の機能を追加した場合を示すものである。
【0060】
図８は、本実施の形態に係る制御システムの機能ブロック図である。図中、第１の実施の形態と同様の処理には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0061】
図８において、制御システムは、動作伝達装置２２、自動運転制御装置２３Ａ、車体情報統合処理装置、制御装置４３、自動運転スイッチ２０、及び作業装置１７により構成されている。また、自動運転制御装置２３Ａは、作業状態監視部３１、経路生成部３２、動作開始判定部３３、及び伝達方法判定部３４を備えている。
【0062】
車体情報統合処理装置３０は、自動運転制御装置２３内の作業状態監視部３１に制御不安定等の車体異常情報を出力し、作業状態監視部３１は、車体情報統合処理装置３０の出力に応じて、車体異常フラグを伝達方法判定部３４へ出力する。伝達方法判定部３４は、車体異常フラグに応じて稼働させる動作伝達部２１を判定する。
【0063】
図９は、油圧ショベルの動作に対する動作伝達部の監視者への動作情報の伝達パターンの一例をそれぞれ示すものである。図９では、作業状態監視部３１が制御不安定等の車体異常情報を伝達する場合を例示している。図９においては、縦に並ぶ動作伝達部の一群を左から順に動作伝達部群２１Ａ～２１Ｅと称し、縦軸に各動作伝達部群２１Ａ～２１Ｅの伝達時間ｔを、横軸に伝達レベルＡをそれぞれ示している。
【0064】
例えば、図９に示すように、作業状態監視部３１が制御不安定等の車体異常情報を伝達する場合に、すべての動作伝達部群２１Ａ～２１Ｅを周期的に動作させることにより、異常発生を監視者へ伝達することができる。
【0065】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【0066】
以上のように構成した本実施の形態においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0067】
また、監視者が油圧ショベル１の異常を把握することができ、不適切な動作が発生しうる場合において直ちに動作を抑制することができる。
【0068】
【0069】
本実施の形態は、第２の実施の形態において、油圧ショベル１を操作する操作装置のレバー操作量に応じて伝達レベルおよび伝達箇所を変更する機能をさらに設けたものである。
【0070】
【0071】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、クローラ走行動作を伝達する動作伝達装置２２Ｂは、フットペダル４４と一体にし、フットペダル４４上に動作伝達部２１ｋ～２１ｐを構成している。左クローラ前進時は動作伝達部２１ｍから順に２１ｌ、２１ｋと動作する。また、右クローラ前進時は動作伝達部２１ｐから順に２１o、２１ｎと動作する。なお、後進時は前進時と逆の順番で伝達する。
【0072】
また、図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すように、レバー操作を伝達する動作伝達部２１ｓ～２１ｚを配置する。動作伝達部２１ｓ～２１ｚは左右少なくとも４分割され、動作伝達部２１ｓ、２１ｔ、２１u、２１ｖ、２１ｗ、２１ｘ、２１ｙ、２１ｚはそれぞれ、左旋回動作、アーム伸ばし動作、右旋回動作、アーム掻き込み動作、バケット掻き込み動作、ブーム下げ動作、バケットダンプ動作、ブーム上げ動作を伝達する。また、制御不安定等の車体異常が発生した場合、異常が発生したアクチュエータを監視者へ伝達することも可能である。
【0073】
その他の構成は第２の実施の形態と同様である。
【0074】
以上のように構成した本実施の形態においても第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0075】
また、各アクチュエータの操作量を感覚的に監視者へ伝達することができ、監視者へ動作伝達パターンをティーチングする手間を削減することができる。
【0076】
なお、ホイールローダ等の車輪タイプの作業機械にて本発明を適応する場合は、例えば、動作伝達部２１ｓ、２１ｔ、２１u、２１ｖ、２１ｗ、２１ｘ、２１ｙはそれぞれ、車体左旋回動作、リフトアーム下げ動作、車体右旋回動作、バケットダンプ動作、バケット掻き込み動作、リフトアーム上げ動作、バケットチルト動作を伝達することによって、監視者は油圧ショベル１の周囲から視線を逸らすことなく油圧ショベル１の動作を把握することができる。また、フットペダル４４上の動作伝達部２１ｋ～２１ｍを同時に動作させることでブレーキ動作を伝達する。さらに、前進走行動作の場合、動作伝達部２１ｐ～２１ｎを順次動作させ、後進走行動作の場合、動作伝達部２１ｎ～２１ｐを順次動作させることにより、監視者は作業機械の走行方向を把握することができる。
【0077】
次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。
【0078】
（１）上記の実施の形態では、作業機械（例えば油圧ショベル１）の自動運転を有効状態とする自動運転スイッチ２０と、前記自動運転スイッチによって自動運転が有効状態である場合に作業機械の動作を自動で制御する自動運転制御装置２３と、作業機械の動作情報を監視者に触覚により伝達する動作伝達装置２２；２２Ａ;２２Ｂとを備え、前記動作伝達装置は、現在の動作と次の動作とが異なる場合に、次の動作を行う前に監視者に次の動作内容に関する動作情報を伝達するものとした。
【0079】
これにより、自動作業中の作業機械の次の動作を正確に把握することができ、作業機械の不適切な動作を事前に把握して抑制することができる。
【0080】
（２）また、上記の実施の形態では、（１）の制御システムにおいて、前記自動運転制御装置２３は、制御不安定を含む車体異常が発生した場合に車体異常フラグを出力し、前記動作伝達装置２２；２２Ａ；２２Ｂは、前記自動運転制御装置から前記車体異常フラグが入力された場合には、前記監視者に異常発生を触覚により伝達するものとした。
【0081】
（３）また、上記の実施の形態では、（１）の制御システムにおいて、前記作業機械（例えば、油圧ショベル１）は、アクチュエータで駆動される作業装置１７を備え、前記動作伝達装置２２；２２Ａ；２２Ｂは、前記監視者に前記動作情報として前記アクチュエータの動作を伝達するものとした。
（４）また、上記の実施の形態では、（１）の制御システムにおいて、前記動作伝達装置２２；２２Ａ；２２Ｂは、前記作業機械の操作装置のレバー操作量に応じて触覚の伝達レベル及び伝達箇所を変更するものとした。
（４）また、上記の実施の形態では、（１）の制御システムにおいて、前記動作伝達装置２２；２２Ａ；２２Ｂは、前記作業機械の操作装置のレバー操作量に応じて触覚の伝達レベル及び伝達箇所を変更するものとした。
【0082】
（５）また、上記の実施の形態では、（１）の制御システムにおいて、前記動作伝達装置２２；２２Ａ；２２Ｂは、前記監視者に前記動作情報を伝達するタイミングを変更可能であるものとした。
【0085】
（６）また、上記の実施の形態では、（１）の制御システムにおいて、前記動作伝達装置２２；２２Ａ；２２Ｂは、前記監視者の少なくとも２つ以上の指に触れるように配置されたものとした。
【0086】
＜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。
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。
【符号の説明】
【0087】
１…油圧ショベル、２…キャブ、５…ブームシリンダ、６…アームシリンダ、７…バケットシリンダ、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１３…旋回角度検出装置、１４…下部走行体、１５…旋回機構、１６…上部旋回体、１７…作業装置、１８…旋回中心軸、１９…揺動中心軸、２０…自動運転スイッチ、２１…動作伝達部、２１ａ～２１ｐ，２１ｓ～２１ｚ…動作伝達部、２１Ａ～２１Ｖ…動作伝達部群、２２，２２Ａ，２２Ｂ…動作伝達装置、２３，２３Ａ…自動運転制御装置、２５…作業装置、３０…車体情報統合処理装置、３１…作業状態監視部、３２…経路生成部、３３…動作開始判定部、３４…伝達方法判定部、３６Ａ～３６Ｃ…姿勢センサ、３７…左クローラ進行方向、３８…右クローラ進行方向、３９…手、４０ａ～４０ｊ…指、４１…油圧モータ、４２…車体姿勢検出装置、４３…制御装置、４４…フットペダル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】