特許 7582104 異常動作検出システム

(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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】異常動作検出システム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 N

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021115784

(22)【出願日】2021-07-13

(65)【公開番号】P2023012254

(43)【公開日】2023-01-25

【審査請求日】2024-03-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】藤原 翔

(72)【発明者】

【氏名】細 幸広

(72)【発明者】

【氏名】邱 進軍

(72)【発明者】

【氏名】宗正 佳樹

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１８１８７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０３３８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５０４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５５２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０３６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

監視対象部を含み、自動運転される作業機械と、
前記監視対象部の目標位置に関する情報である目標位置情報を取得する目標位置取得部と、
前記目標位置取得部に取得された前記目標位置情報に基づいて、前記監視対象部が前記目標位置に配置されたと仮定したときの前記監視対象部の位置よりも外側の所定の範囲である異常動作範囲を設定する異常動作範囲設定部と、
前記監視対象部の現在の位置の情報を取得する現在位置取得部と、
前記現在位置取得部に取得された前記監視対象部の現在の位置が、前記異常動作範囲の内側であるか否かを判定する異常動作判定部と、
を備える、
異常動作検出システム。

【請求項2】

請求項１に記載の異常動作検出システムであって、
前記作業機械は、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられ、作業を行うアタッチメントと、
を備え、
前記監視対象部は、前記アタッチメントの先端部である、
異常動作検出システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の異常動作検出システムであって、
前記現在位置取得部は、前記作業機械の外部から撮像された画像に基づいて前記監視対象部の現在の位置の情報を取得する、
異常動作検出システム。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の異常動作検出システムであって、
前記異常動作範囲設定部は、前記作業機械の自動運転の作業フェーズの変化に伴って前記異常動作範囲を変化させる、
異常動作検出システム。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の異常動作検出システムであって、
前記目標位置取得部は、前記監視対象部の所定時間ごとの前記目標位置情報を取得し、
前記異常動作範囲設定部は、前記所定時間ごとに前記異常動作範囲を変化させる、
異常動作検出システム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の異常動作検出システムであって、
前記異常動作範囲設定部は、前記作業機械の周囲に設定される侵入禁止範囲を前記異常動作範囲に含ませる、
異常動作検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械の異常動作を監視する異常動作検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１などに、自動運転される作業機械が撮像され、撮像されたデータに基づいて、適切な位置で作業機械に放土させることを図った技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－２９３７０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

同文献に記載の技術では、自動運転される作業機械の動作が異常であることを検出することはできない。

【0005】

そこで、本発明は、自動運転される作業機械の動作が異常であることを検出することができる異常動作検出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】

【0006】

異常動作検出システムは、作業機械と、目標位置取得部と、異常動作範囲設定部と、現在位置取得部と、異常動作判定部と、を備える。前記作業機械は、監視対象部を含み、自動運転される。前記目標位置取得部は、前記監視対象部の目標位置に関する情報である目標位置情報を取得する。前記異常動作範囲設定部は、前記目標位置取得部に取得された前記目標位置情報に基づいて、前記監視対象部が前記目標位置に配置されたと仮定したときの前記監視対象部の位置よりも外側の所定の範囲である異常動作範囲を設定する。現在位置取得部は、前記監視対象部の現在の位置の情報を取得する。異常動作判定部は、前記現在位置取得部に取得された前記監視対象部の現在の位置が、前記異常動作範囲の内側であるか否かを判定する。

【発明の効果】

【0007】

上記構成により、自動運転される作業機械の動作が異常であることを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】異常動作検出システム１の作業機械１０などを横から見た図である。

【図2】図１に示す異常動作検出システム１を示すブロック図である。

【図3】図１に示す作業機械１０などを上から見た図であり、作業計画の例を示す図である。

【図4】図３相当図であり、上部旋回体１３の旋回範囲などに基づいて設定された正常動作範囲Ａなどを示す図である。

【図5】図３相当図であり、複数の作業フェーズの情報に基づいて設定された正常動作範囲Ａなどを示す図である。

【図6】図３相当図であり、１つの作業フェーズの情報に基づいて設定された正常動作範囲Ａなどを示す図である。

【図7】図３相当図であり、特定の時刻での正常動作範囲Ａなどを示す図である。

【図8】図３に示す作業機械１０の周囲の侵入禁止範囲Ｄなどを上から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１～図８を参照して、異常動作検出システム１について説明する。

【0010】

異常動作検出システム１は、図１に示す作業機械１０の異常動作を検出するシステムである。異常動作検出システム１は、例えば、作業機械１０の作業現場（建設現場など）に設けられる。異常動作検出システム１は、作業機械１０と、姿勢検出部２１（図２参照）と、撮像装置２５と、作業機械コントローラ３０（図２参照）と、監視コントローラ４０（図２参照）と、を備える。

【0011】

作業機械１０は、作業を行う機械であり、例えば建設作業を行う建設機械である。作業機械１０は、自動運転される自動運転作業機械である。作業機械１０は、例えばショベルでもよく、クレーンでもよい。以下では、主に、作業機械１０がショベル（自動運転ショベル）である場合について説明する。作業機械１０は、下部走行体１１と、上部旋回体１３と、アタッチメント１５と、駆動制御部１７（図２参照）と、監視対象部１９と、を備える。

【0012】

下部走行体１１は、作業機械１０を走行させる。下部走行体１１は、例えばクローラを備える。

【0013】

上部旋回体１３は、下部走行体１１に旋回可能に搭載される。上部旋回体１３は、下部走行体１１に対して旋回中心１３ａ（図３参照）を中心として旋回可能である。

【0014】

アタッチメント１５は、作業対象物に対して作業を行う部分であり、例えば、ブーム１５ａと、アーム１５ｂと、先端アタッチメント１５ｃと、を備える。ブーム１５ａは、上部旋回体１３に起伏可能（上下方向に回転可能）に取り付けられる。アーム１５ｂは、ブーム１５ａに対して回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント１５ｃは、アタッチメント１５の先端部に設けられ、アーム１５ｂに回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント１５ｃは、例えば土砂などをすくうバケットでもよく、物を挟む装置（グラップルなど）でもよく、破砕や掘削などを行う装置（ブレーカなど）でもよい。アタッチメント１５の作業の対象である作業対象物は、土砂でもよく、石でもよく、コンクリートなどの構造物でもよく、廃棄物でもよい。アタッチメント１５の特定の部位（例えば先端アタッチメント１５ｃの先端部など）を、特定部位１５ｔとする。

【0015】

駆動制御部１７（図２参照）は、作業機械１０を駆動させるアクチュエータを制御する。例えば、駆動制御部１７は、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を旋回させるモータ（図示なし）を制御する。駆動制御部１７は、上部旋回体１３に対してブーム１５ａを起伏させるシリンダ（図示なし）を制御する。駆動制御部１７は、ブーム１５ａに対してアーム１５ｂを回転させるシリンダ（図示なし）を制御する。駆動制御部１７は、アーム１５ｂに対して先端アタッチメント１５ｃを回転させるシリンダ（図示なし）を制御する。

【0016】

監視対象部１９は、異常動作をしているか否かの監視の対象となる部分である。監視対象部１９は、作業機械１０の全体でもよく、作業機械１０の一部でもよい。監視対象部１９は、上部旋回体１３の全体でもよく、一部でもよく、例えば上部旋回体１３の後端部（カウンタウエイト）でもよい。監視対象部１９は、下部走行体１１の全体でもよく、一部でもよい。監視対象部１９は、アタッチメント１５の全体でもよく、一部でもよい。例えば、監視対象部１９は、アタッチメント１５のうち、旋回中心１３ａ（図３参照）から最も遠い部分を含んでもよい。例えば、監視対象部１９は、アタッチメント１５の先端部（具体的には例えば先端アタッチメント１５ｃ）でもよい。通常、作業機械１０は、アタッチメント１５の先端部で作業を行うので、アタッチメント１５の先端部を監視することで、作業機械１０が異常動作しているか否かを適切に検出することができる。例えば、監視対象部１９は、先端アタッチメント１５ｃの全体でもよく、先端アタッチメント１５ｃの一部（例えば先端アタッチメント１５ｃの先端部）でもよい。以下では、主に、監視対象部１９が、先端アタッチメント１５ｃの全体である場合について説明する。

【0017】

姿勢検出部２１（図２参照）は、作業機械１０の姿勢を検出する。姿勢検出部２１は、作業機械１０に搭載されてもよく、作業機械１０の外部に配置されてもよい（図２に示す撮像装置２５、作業機械コントローラ３０、および監視コントローラ４０も同様）。例えば、姿勢検出部２１は、図１に示す作業機械１０の基準となる部位の、作業現場に対する位置および向きを検出する。作業機械１０の基準となる部位は、例えば上部旋回体１３または下部走行体１１の特定の部位でもよく、例えば上部旋回体１３へのブーム１５ａの取付部（ブームフット）などでもよい。姿勢検出部２１（図２参照）は、位置測位システム（例えば衛星測位システムなど）により検出を行うものでもよい。位置測位システムは、衛星測位システムでもよく、例えばＧＮＳＳ（global navigation satellite system）でもよい。位置測位システムは、トータルステーションを用いたものでもよい。

【0018】

この姿勢検出部２１（図２参照）は、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の、旋回角度や旋回角速度などを検出してもよい。姿勢検出部２１は、上部旋回体１３に対するブーム１５ａの、回転角度（起伏角度）や回転角速度などを検出してもよい。姿勢検出部２１は、ブーム１５ａに対するアーム１５ｂの回転角度や回転角速度などを検出してもよい。姿勢検出部２１は、アーム１５ｂに対する先端アタッチメント１５ｃの回転角度や回転角速度などを検出してもよい。姿勢検出部２１は、角度を検出するセンサ（例えばロータリエンコーダなど）を備えてもよく、水平面に対する傾斜を検出するセンサを備えてもよく、アタッチメント１５を駆動するシリンダ（図示なし）のストロークを検出するセンサを備えてもよい。

【0019】

撮像装置２５は、撮像対象物を撮像する。例えば、撮像装置２５の撮像対象物は、監視対象部１９である。撮像装置２５の撮像対象物は、作業機械１０を含んでもよい。撮像装置２５の撮像対象物は、作業機械１０の周囲の物（車両、建屋Ｅ２など（図８参照））を含んでもよい。撮像装置２５は、撮像対象物の二次元情報（例えば、位置、形状）を検出してもよい。撮像装置２５は、撮像対象物の三次元情報を検出してもよく、距離の情報（奥行きの情報）を有する画像（距離画像）を取得してもよい。撮像装置２５は、距離画像と二次元画像とに基づいて、撮像対象物の三次元情報を検出してもよい。撮像装置２５は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。撮像装置２５は、作業機械１０に搭載されてもよく、作業機械１０の外部に配置されてもよい。撮像装置２５は、二次元の情報を検出するカメラ（単眼カメラ）を備えてもよい。撮像装置２５は、レーザー光を用いて三次元の情報を検出する装置を備えてもよく、例えばＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）を備えてもよく、例えばＴＯＦ（Time Of Flight）センサを備えてもよい。撮像装置２５は、電波を用いて三次元の情報を検出する装置（例えばミリ波レーダなど）を備えてもよい。撮像装置２５は、ステレオカメラを備えてもよい。

【0020】

作業機械コントローラ３０は、図２に示すように、信号の入出力、演算（処理）、情報の記憶などを行うコンピュータである（監視コントローラ４０も同様）。例えば、作業機械コントローラ３０の機能は、作業機械コントローラ３０の記憶部に記憶されたプログラムが演算部で実行されることにより実現される（監視コントローラ４０も同様）。作業機械コントローラ３０は、作業機械１０（図１参照）の自動運転の制御を行う。

【0021】

この作業機械コントローラ３０は、監視コントローラ４０に情報を送信する。例えば、作業機械コントローラ３０は、作業機械１０（図１参照）の機体情報を監視コントローラ４０に送信してもよい。作業機械１０の機体情報は、図１に示す作業機械１０の構成要素（例えば下部走行体１１、上部旋回体１３、ブーム１５ａ、アーム１５ｂ、先端アタッチメント１５ｃの少なくともいずれか）の、寸法の情報を含んでもよく、形状の情報を含んでもよい。例えば、作業機械コントローラ３０は、姿勢検出部２１（図２参照）に検出された作業機械１０の姿勢の情報を監視コントローラ４０に送信してもよい。例えば、作業機械コントローラ３０は、作業計画（後述）に関する情報を監視コントローラ４０に送信してもよい。例えば、図２に示す作業機械コントローラ３０は、作業機械１０（図１参照）が自動運転により動作しているときに、どの作業フェーズ（後述）で作業機械１０が動作しているかの情報（現在の作業フェーズの情報）を監視コントローラ４０に送信してもよい。図２に示すように、作業機械コントローラ３０は、作業計画設定部３１を備える。

【0022】

作業計画設定部３１は、作業機械１０（図３参照）の作業計画を設定する。作業計画は、作業機械１０の作業の目標に関する情報である。作業計画は、作業機械１０の走行の目標軌跡（目標ルート）の情報を含んでもよい。作業計画は、図３に示す先端アタッチメント１５ｃ（特定部位１５ｔを含む部分）が作業を行う目標範囲（目標捕捉範囲Ｐ１、目標解放範囲Ｐ３）の情報を含んでもよい。作業計画は、特定部位１５ｔの目標軌跡（目標持上旋回軌跡Ｐ２、目標復帰旋回軌跡Ｐ４）の情報を含んでもよい。作業計画は、上部旋回体１３の旋回角度の情報を含んでもよく、旋回中心１３ａから特定部位１５ｔまでの半径の情報を含んでもよく、作業機械１０の底面から特定部位１５ｔまでの高さの情報を含んでもよい。

【0023】

この作業計画設定部３１（図２参照）は、作業計画に含まれる複数の作業フェーズ（作業の内容）を設定する。具体的には例えば、作業フェーズには、捕捉フェーズと、持上旋回フェーズと、解放フェーズと、復帰旋回フェーズと、がある。捕捉フェーズは、先端アタッチメント１５ｃが、目標捕捉範囲Ｐ１で作業対象物を捕捉する（例えば土砂を掘削する）フェーズである。例えば、目標捕捉範囲Ｐ１は、作業対象物が集められた場所など（例えば土砂山など）に設定される。持上旋回フェーズは、先端アタッチメント１５ｃが作業対象物を捕捉した状態で、目標捕捉範囲Ｐ１から目標解放範囲Ｐ３に向かって、目標持上旋回軌跡Ｐ２に沿って、特定部位１５ｔが移動するフェーズである。解放フェーズは、先端アタッチメント１５ｃが、目標解放範囲Ｐ３で作業対象物を解放する（例えば排土する）フェーズである。目標解放範囲Ｐ３は、例えば輸送車両の荷台の上の範囲などに設定される。復帰旋回フェーズは、目標解放範囲Ｐ３から目標捕捉範囲Ｐ１に向かって、目標復帰旋回軌跡Ｐ４に沿って、特定部位１５ｔが移動するフェーズである。例えば、捕捉フェーズと、持上旋回フェーズと、解放フェーズと、復帰旋回フェーズと、の一連の作業フェーズが、繰り返し行われる。

【0024】

作業計画は、ティーチングにより作業計画設定部３１（図２参照）に設定されてもよく、ティーチング以外の方法（例えば数値入力など）により作業計画設定部３１に設定されてもよい。ティーチングは、次のように行われる。作業者（オペレータ）が作業機械１０に搭乗して作業機械１０を操作する、または、作業者が作業機械１０を遠隔操作する。例えば、作業者は、作業機械１０を操作することで、目標範囲（目標捕捉範囲Ｐ１や目標解放範囲Ｐ３）として設定したい範囲の特定の位置（例えば目標捕捉範囲Ｐ１の角となる位置など）に特定部位１５ｔを配置する。そして、作業計画設定部３１（図２参照）は、特定部位１５ｔが配置された位置に基づいて、目標範囲を設定する。また、例えば、作業者は、作業機械１０を操作することで、目標軌跡（目標持上旋回軌跡Ｐ２や目標復帰旋回軌跡Ｐ４）として設定したい軌跡に沿うように特定部位１５ｔを移動させる。そして、作業計画設定部３１（図２参照）は、特定部位１５ｔが移動した軌跡を、目標軌跡として設定する。

【0025】

監視コントローラ４０（図２参照）は、作業機械１０の動作が異常動作か否かの判定などを行う。なお、図２に示す監視コントローラ４０と作業機械コントローラ３０とは、兼用されてもよく、別々に設けられてもよい。監視コントローラ４０は、目標位置取得部４１と、正常動作範囲設定部４３と、異常動作範囲設定部４５と、現在位置取得部４７と、異常動作判定部５１と、措置部５３と、を備える。

【0026】

目標位置取得部４１は、図３に示す監視対象部１９の目標位置に関する情報である目標位置情報を取得する。図２に示すように、目標位置取得部４１は、作業機械コントローラ３０から目標位置情報を取得する。目標位置取得部４１は、異常動作範囲Ｂ（図４参照）の設定に必要な目標位置情報を取得する。目標位置情報は、例えば、作業計画の情報（目標軌跡や目標範囲の情報）を含んでもよく、現在の作業フェーズがどの作業フェーズであるかを表す情報を含んでもよく、作業機械１０の機体情報を含んでもよい。目標位置情報は、三次元情報でもよく、二次元情報でもよい。この二次元情報は、例えば作業現場を上から見た位置の情報でもよく、斜め上から作業現場を撮像した画像における位置の情報などでもよい。

【0027】

正常動作範囲設定部４３は、正常動作範囲Ａ（図４参照）を設定（自動的に計算）する。正常動作範囲設定部４３は、目標位置取得部４１に取得された目標位置情報に基づいて、正常動作範囲Ａを設定する。図４に示す正常動作範囲Ａは、監視対象部１９が目標位置に配置されたと仮定したときの、監視対象部１９の位置に基づいて設定される。正常動作範囲Ａは、作業計画に従って作業機械１０が作業を行うと仮定したときの、監視対象部１９の位置（監視対象部１９が配置されると想定される位置）に基づいて設定される。正常動作範囲Ａは、監視対象部１９が目標位置に配置されたと仮定したときの、監視対象部１９の位置と厳密に一致する必要はない。作業機械１０が正常に動作しても、監視対象部１９の位置は、目標位置に対してずれる場合が想定される。そのため、例えば、正常動作範囲Ａは、監視対象部１９が目標位置に配置されたと仮定したときの、監視対象部１９の位置よりも広い範囲に設定されてもよい。例えば、監視対象部１９の目標位置に対する正常動作範囲Ａの広さは、作業機械１０のうち作動する部分（例えば上部旋回体１３やアタッチメント１５）の作動速度（目標作動速度または実際の速度）や、質量などに基づいて設定されてもよい。正常動作範囲Ａは、二次元の範囲でもよく、三次元の範囲でもよい。正常動作範囲Ａの具体例については後述する。

【0028】

異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、異常動作範囲Ｂを設定（自動的に計算）する。異常動作範囲設定部４５は、目標位置取得部４１（図２参照）に取得された目標位置情報に基づいて、異常動作範囲Ｂを設定する。さらに詳しくは、異常動作範囲設定部４５は、正常動作範囲Ａに基づいて異常動作範囲Ｂを設定する。異常動作範囲Ｂは、監視対象部１９が目標位置に配置されたと仮定したときの監視対象部１９の位置よりも外側の所定の範囲である。例えば、異常動作範囲Ｂは、正常動作範囲Ａ以外の範囲である。異常動作範囲Ｂは、二次元の範囲でもよく、三次元の範囲でもよい。異常動作範囲Ｂの具体例については後述する。

【0029】

現在位置取得部４７（図２参照）は、監視対象部１９の現在の位置を取得する。現在位置取得部４７は、監視対象部１９の現在の位置に基づいて、現在位置範囲Ｃを設定する。現在位置範囲Ｃは、監視対象部１９の現在の位置と厳密に一致する必要はない。現在位置範囲Ｃは、監視対象部１９の少なくとも一部を含む範囲である。現在位置範囲Ｃは、二次元の範囲でもよく、三次元の範囲でもよい。

【0030】

この現在位置取得部４７（図２参照）は、監視対象部１９の現在の位置を、作業機械１０の外部から撮像された画像（二次元画像または三次元の距離画像）から取得してもよい。具体的には、現在位置取得部４７は、監視対象部１９の現在の位置を、作業機械１０の外部に配置された撮像装置２５から取得してもよい。以下では、主に、撮像装置２５（図１参照）が作業機械１０の外部に設けられ、姿勢検出部２１（図２参照）が作業機械１０に搭載された場合について説明する。

【0031】

ここで、現在位置取得部４７（図２参照）が、作業機械１０から（さらに詳しくは作業機械コントローラ３０（図２参照）から）送信された情報に基づいて監視対象部１９の現在の位置を取得する場合について検討する。この場合、作業機械１０から送信された情報に誤りがあると、現在位置取得部４７は、監視対象部１９の現在の位置を正しく取得できない。例えば、作業機械１０に搭載された姿勢検出部２１（図２参照）が故障した場合、作業機械コントローラ３０（図２参照）が故障した場合、または、機械情報が誤っている場合などに、現在位置取得部４７は、監視対象部１９の現在の位置を正しく取得できない。上記「機械情報が誤っている場合」は、例えば、アタッチメント１５が交換されたが、交換後のアタッチメント１５の情報（寸法、形状）が作業機械コントローラ３０に正しく入力されていない場合などが含まれる。例えば、作業機械コントローラ３０が故障した場合は、作業機械１０の動作が異常動作となる場合があり、さらに、作業機械コントローラ３０から現在位置取得部４７に誤った情報が送信される場合がある。

【0032】

一方、現在位置取得部４７（図２参照）が、監視対象部１９の現在の位置を、作業機械１０の外部（具体的には撮像装置２５（図２参照））から撮像された画像から取得する場合は、作業機械１０から送信された情報に誤りがあることによる問題が生じない。したがって、現在位置取得部４７は、監視対象部１９の現在の位置を正しく取得することができる。

【0033】

この現在位置取得部４７（図２参照）は、例えば次のように、画像に基づく現在位置範囲Ｃの設定を行う。現在位置取得部４７は、二次元画像に基づいて、人工知能などによる画像認識により監視対象部１９の位置を特定し、現在位置範囲Ｃを設定してもよい。例えば、現在位置取得部４７は、三次元の距離画像に基づいて、監視対象部１９の位置を特定し、現在位置範囲Ｃを設定してもよい。現在位置取得部４７は、二次元画像に基づいて画像における監視対象部１９の範囲を特定し、この範囲に対応する三次元情報を抽出し、抽出された三次元情報に基づいて監視対象部１９の三次元位置を特定し、現在位置範囲Ｃを設定してもよい。

【0034】

この現在位置取得部４７（図２参照）は、作業機械１０に搭載された姿勢検出部２１（図２参照）が検出した作業機械１０の姿勢に基づいて、監視対象部１９の現在の位置を取得してもよい。現在位置取得部４７は、姿勢検出部２１が検出した作業機械１０の姿勢、および、撮像装置２５（図２参照）が取得した監視対象部１９の位置に基づいて、監視対象部１９の現在の位置を取得してもよい。

【0035】

異常動作判定部５１（図２参照）は、現在位置取得部４７（図２参照）に取得された監視対象部１９の現在の位置が、異常動作範囲Ｂの内側であるか否かを判定する。異常動作判定部５１は、監視対象部１９の現在の位置が異常動作範囲Ｂの内側である場合、作業機械１０の動作が異常動作であると判定する。異常動作判定部５１は、監視対象部１９の現在の位置が異常動作範囲Ｂの内側でない場合、作業機械１０の動作が異常動作ではない（例えば正常動作である）と判定する。

【0036】

この異常動作判定部５１（図２参照）の判定（すなわち監視対象部１９の現在の位置が、異常動作範囲Ｂの内側であるか否か）は、具体的には例えば次のように行われる。［例１ａ］異常動作判定部５１は、現在位置範囲Ｃの少なくとも一部が、異常動作範囲Ｂの内側にあるか（侵入したか）否かを判定してもよい。［例１ｂ］異常動作判定部５１は、現在位置範囲Ｃの少なくとも一部が、正常動作範囲Ａからはみ出しているか否かを判定してもよい。［例２ａ］異常動作判定部５１は、現在位置範囲Ｃの全体が、異常動作範囲Ｂの内側にあるか否かを判定してもよい。［例２ｂ］異常動作判定部５１は、現在位置範囲Ｃの全体が、正常動作範囲Ａからはみ出ているか否かを判定してもよい。

【0037】

この異常動作判定部５１（図２参照）の判定方法に応じて、正常動作範囲Ａ、異常動作範囲Ｂ、および現在位置範囲Ｃが適切に設定される。具体的には例えば、異常動作判定部５１の判定方法に応じて、実際の監視対象部１９の位置に対する、現在位置範囲Ｃの広さ（実際より広いか、狭いか、一致するかなど）が設定されてもよい（正常動作範囲ＡおよびＢについても同様）。なお、現在位置範囲Ｃが正常動作範囲Ａからはみ出ているか否かが判定されること（上記［例２ａ］［例２ｂ］）は、現在位置範囲Ｃが異常動作範囲Ｂの内側にあるか否かが判定されること（上記［例１ａ］［例１ｂ］）と実質的に等しい。正常動作範囲設定部４３が正常動作範囲Ａを設定し、現在位置範囲Ｃが正常動作範囲Ａからはみ出ているか否かを異常動作判定部５１が判定することは、異常動作範囲設定部４５が異常動作範囲Ｂを設定し、現在位置範囲Ｃが異常動作範囲Ｂの内側か否かを異常動作判定部５１が判定することと実質的に等しい。

【0038】

措置部５３（図２参照）は、作業機械１０の動作が異常動作であると異常動作判定部５１（図２参照）が判定した場合に、予め定められた措置（例えば措置部５３に予め定められた措置）を行う。措置部５３が行う措置の具体例は、次の通りである。措置部５３が行う措置は、作業機械１０の動作の制限でもよい。この場合、措置部５３は、作業機械コントローラ３０（図２参照）に動作を制限する指令を出力する。措置部５３による作業機械１０の動作の制限は、監視対象部１９の停止でもよく、作業機械１０全体の停止でもよい。措置部５３による作業機械１０の動作の制限は、監視対象部１９の減速でもよく、作業機械１０全体の減速でもよい。措置部５３が行う措置は、警告でもよい。例えば、措置部５３は、監視コントローラ４０（図２参照）に警告を行わせてもよく、監視コントローラ４０とは別の装置に警告を行わせてもよい。この警告は、例えば、音、光、表示、および振動の少なくともいずれかによる警告でもよい。措置部５３は、何らかの条件に応じて、措置の内容（作業機械１０の動作の制限の度合い、警告の度合いなど）を変えてもよい。例えば、措置部５３は、現在位置範囲Ｃが異常動作範囲Ｂに入った量や、作業機械１０の作動速度の大きさなどに応じて、措置の内容を変えてもよい。措置部５３は、作業機械１０の動作の制限と、警告と、を両方行ってもよい。

【0039】

（範囲設定の具体例）
正常動作範囲Ａおよび異常動作範囲Ｂは、様々に設定可能である。正常動作範囲Ａおよび異常動作範囲Ｂは、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の目標旋回角度に基づいて設定されてもよい。正常動作範囲Ａおよび異常動作範囲Ｂは、監視対象部１９のうち旋回中心１３ａから最も遠い部分の目標位置（例えば目標作業半径）に基づいて設定されてもよい。正常動作範囲Ａおよび異常動作範囲Ｂは、監視対象部１９の目標高さ（例えば作業機械１０の底面に対する高さ）に基づいて設定されてもよい。正常動作範囲Ａおよび異常動作範囲Ｂは、作業計画の全体での監視対象部１９の目標位置情報に基づいて設定されてもよく、作業計画の一部での監視対象部１９の目標位置情報に基づいて設定されてもよい。以下では、正常動作範囲Ａおよび異常動作範囲Ｂの具体例を説明する。

【0040】

（最小値、最大値に基づく範囲設定）
異常動作範囲Ｂは、監視対象部１９の目標位置情報に含まれる旋回角度、作業半径、および、監視対象部１９の高さの少なくともいずれかの、最小値および最大値などの情報に基づいて設定されてもよい。具体的には例えば、目標位置取得部４１（図２参照）は、一連の作業フェーズ（捕捉フェーズ、持上旋回フェーズ、解放フェーズ、および復帰旋回フェーズ）の情報を取得する。具体的には例えば、目標位置取得部４１は、一連の作業フェーズでの旋回角度、作業半径、および監視対象部１９の高さなどを取得する。

【0041】

例えば、正常動作範囲設定部４３（図２参照）は、一連の作業フェーズに従って監視対象部１９が移動するとき（さらに詳しくは移動すると仮定したとき）の、上部旋回体１３の旋回角度の最小値および最大値を取得または算出する。正常動作範囲設定部４３は、旋回角度が最小値から最大値の間で変化したときに監視対象部１９が配置され得る範囲を算出し、この範囲に基づいて正常動作範囲Ａを設定する。

【0042】

例えば、正常動作範囲設定部４３（図２参照）は、一連の作業フェーズに従って監視対象部１９が移動すると仮定したときの、作業半径の最小値および最大値を取得または算出する。正常動作範囲設定部４３は、最小値から最大値までの間の作業半径で監視対象部１９が移動したときに監視対象部１９が配置され得る範囲を算出し、この範囲に基づいて正常動作範囲Ａを設定する。

【0043】

例えば、正常動作範囲設定部４３（図２参照）は、一連の作業フェーズに従って監視対象部１９が移動すると仮定したときの、監視対象部１９の高さの最小値および最大値を取得または算出する。正常動作範囲設定部４３は、監視対象部１９の高さの最小値から最大値までの間で、監視対象部１９が移動したときに監視対象部１９が配置され得る範囲を算出し、この範囲に基づいて正常動作範囲Ａを設定する。

【0044】

図４に示す例では、正常動作範囲Ａは、目標捕捉範囲Ｐ１および目標解放範囲Ｐ３で監視対象部１９が作業すると仮定したときに監視対象部１９が配置される範囲を含む。正常動作範囲Ａは、目標持上旋回軌跡Ｐ２および目標復帰旋回軌跡Ｐ４に沿って特定部位１５ｔ（例えば先端アタッチメント１５ｃ）が移動すると仮定したときに監視対象部１９が配置され得る範囲を含む。図４に示す例では、正常動作範囲Ａは、上から見たときに扇形または略扇形の領域である。例えば、正常動作範囲Ａは、上から見て扇形になるように、円柱または略円柱の一部を削除したような三次元の領域でもよい。異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、正常動作範囲Ａ以外の範囲を異常動作範囲Ｂとする。

【0045】

上記のように、異常動作判定部５１（図２参照）は、現在位置範囲Ｃが異常動作範囲Ｂの内部に入ったときに、作業機械１０の動作が異常動作であると判定する。図４に示す例では、異常動作判定部５１は、現在の上部旋回体１３の旋回角度が、異常動作範囲Ｂとして設定された旋回角度の範囲内となったときに、作業機械１０の動作が異常動作であると判定する。

【0046】

（作業フェーズごとの目標位置に基づく範囲設定）
図５に示すように、異常動作範囲Ｂは、作業フェーズごとに設定される監視対象部１９の目標位置情報に基づいて設定されてもよい。具体的には例えば、目標位置取得部４１（図２参照）は、一連の各作業フェーズの情報を取得する。例えば、正常動作範囲設定部４３は、範囲Ａ１、範囲Ａ２、範囲Ａ３、および範囲Ａ４を設定する。例えば、正常動作範囲設定部４３は、範囲Ａ１、範囲Ａ２、範囲Ａ３、および範囲Ａ４を重ね合わせた範囲を、正常動作範囲Ａとして設定してもよい。具体的には例えば、範囲Ａ１は、捕捉フェーズにおいて、目標捕捉範囲Ｐ１内で監視対象部１９が作業対象物を捕捉する作業を行うと仮定したときに、監視対象部１９が配置されると想定される範囲に基づいて設定される。例えば、範囲Ａ２は、持上旋回フェーズにおいて、目標持上旋回軌跡Ｐ２に沿って特定部位１５ｔが移動すると仮定したときに、監視対象部１９が通ると想定される範囲（軌跡）に基づいて設定される。例えば、範囲Ａ３は、解放フェーズにおいて、目標解放範囲Ｐ３内で監視対象部１９が作業対象物を解放する作業を行うと仮定したときに、監視対象部１９が配置されると想定される範囲に基づいて設定される。範囲Ａ４は、復帰旋回フェーズにおいて、目標復帰旋回軌跡Ｐ４に沿って特定部位１５ｔが移動すると仮定したときに、監視対象部１９が通ると想定される範囲（軌跡）に基づいて設定される。そして、異常動作範囲設定部４５は、正常動作範囲Ａ以外の範囲、すなわち、範囲Ａ１、範囲Ａ２、範囲Ａ３、および範囲Ａ４のいずれでもない領域を、異常動作範囲Ｂとする。

【0047】

（作業フェーズの変化に伴う範囲の変化）
異常動作範囲Ｂは、作業フェーズの変化（進行）に伴って、変化させられてもよい（切り替えられてもよい）。この場合、作業計画に設定された作業フェーズの変化に沿った移動を監視対象部１９がしない場合（狙いと異なる移動を監視対象部１９がした場合）、作業機械１０の動作が異常動作と判定される。

【0048】

具体的には例えば、目標位置取得部４１（図２参照）は、現在の作業フェーズがどの作業フェーズであるかを表す情報を取得する。目標位置取得部４１は、現在の作業フェーズの次回の作業フェーズの情報を取得してもよく、さらに後に行われる予定の作業フェーズの情報を取得してもよい。目標位置取得部４１は、一連の（全ての）作業フェーズの情報を取得してもよい。目標位置取得部４１は、作業機械１０が作業している最中などに、作業フェーズでの監視対象部１９の目標位置が変更された場合に、目標位置を更新してもよい。

【0049】

正常動作範囲設定部４３（図２参照）は、現在の作業フェーズがどの作業フェーズであるかに応じて、正常動作範囲Ａを設定する（切り替える）。具体的には例えば、正常動作範囲設定部４３は、現在の作業フェーズが捕捉フェーズのとき、範囲Ａ１を正常動作範囲Ａとして設定する。正常動作範囲設定部４３は、現在の作業フェーズが持上旋回フェーズのとき、範囲Ａ２を正常動作範囲Ａとして設定する。正常動作範囲設定部４３は、現在の作業フェーズが解放フェーズのとき、範囲Ａ３を正常動作範囲Ａとして設定する。正常動作範囲設定部４３は、現在の作業フェーズが復帰旋回フェーズのとき、範囲Ａ４を正常動作範囲Ａとして設定する。そして、異常動作範囲設定部４５は、現在の作業フェーズがどの作業フェーズであるかに応じて、異常動作範囲Ｂを設定する（切り替える）。

【0050】

具体的には例えば、図６に示す例では、現在の作業フェーズは、復帰旋回フェーズであり、正常動作範囲Ａは、範囲Ａ４である。そして、異常動作範囲Ｂは、範囲Ａ４以外の範囲である。この例では、現在位置範囲Ｃが範囲Ａ４以外の領域（すなわち異常動作範囲Ｂ）の内側であれば、図５に示す範囲Ａ１、範囲Ａ２、および範囲Ａ３の少なくともいずれかに現在位置範囲Ｃが入っていても、作業機械１０の動作が異常動作であると判定される。

【0051】

（所定時間ごとの範囲の変化）
図７に示すように、異常動作範囲Ｂは、所定時間ごとに変化させられてもよい。さらに詳しくは、異常動作範囲Ｂは、作業計画に設定された時間（時刻）と監視対象部１９の目標位置との関係を示す情報（時系列の情報）に基づいて、変化させられてもよい。この場合、作業計画に設定された時系列の情報に沿って監視対象部１９が移動しない場合、作業機械１０の動作が異常動作と判定される。例えば、作業計画に設定された速度で監視対象部１９が移動しない場合、作業機械１０の動作が異常動作と判定される。この場合、監視対象部１９の作業速度も加味したリアルタイムな異常動作の判定が可能になる。

【0052】

具体的には例えば、目標位置取得部４１（図２参照）は、監視対象部１９の所定時間ごとの目標位置情報（時系列の情報）を取得する。この「所定時間」は、例えば１秒などであり、１秒未満でもよく、１秒より大きくてもよい。さらに具体的には、目標位置取得部４１は、時刻がｔ＋ｎ（ｎ＝０、１、２・・・）のときの監視対象部１９の目標位置を取得する。図７に示す目標復帰旋回軌跡Ｐ４上の各点（「ｔ」、「ｔ＋１」、「ｔ＋２」・・・）は、各時刻での監視対象部１９の目標位置の例である。目標位置取得部４１は、あるフェーズ（例えば復帰旋回フェーズ）での監視対象部１９の開始位置（図７に示す例では「ｔ」）から終了位置（図７に示す例では「ｔ＋１１」）までのうち、全ての目標位置を取得してもよく、一部のみの目標位置を取得してもよい。目標位置取得部４１は、現在の時刻（例えばｔ４）以降の時刻（例えばｔ４、ｔ５、ｔ６など）の目標位置を取得してもよい。例えば、作業機械１０が動作している最中に、作業計画（具体的には目標軌跡や目標速度）が変化する場合がある。この場合、目標位置取得部４１は、変化後の作業計画を取得する（さらに詳しくは、変化後の監視対象部１９の目標位置を取得する）ことが好ましい。目標位置取得部４１が監視対象部１９の目標位置を取得した後に作業計画が変えられた場合、目標位置取得部４１は、変更後の作業計画に基づいて目標位置を更新してもよい。これらの場合、作業計画の変化に伴った適切な異常動作範囲Ｂの設定が可能になる。

【0053】

例えば、正常動作範囲設定部４３（図２参照）は、正常動作範囲Ａを所定時間ごとに設定し、正常動作範囲Ａを所定時間ごとに切り替える。正常動作範囲設定部４３は、ある時刻に対応する目標位置に監視対象部１９が配置されたと仮定したときの、監視対象部１９の位置に基づいて、正常動作範囲Ａを設定する。具体的には、ある時刻ｔの時の正常動作範囲Ａは、この時刻ｔに対応する目標位置に監視対象部１９が配置されたと仮定したときの、監視対象部１９の位置に基づいて設定される。具体的には例えば、目標位置取得部４１（図２参照）が、ある時刻ｔ＋１の時に、次回の時刻ｔ＋２の目標位置を取得し、正常動作範囲設定部４３が、時刻ｔ＋２の時の正常動作範囲Ａを決定してもよい。そして、異常動作範囲設定部４５は、異常動作範囲Ｂを所定時間ごとに設定し、異常動作範囲Ｂを所定時間ごとに切り替える。

【0054】

（侵入禁止範囲Ｄ）
異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、図８に示すように、作業機械１０の周囲に設定される侵入禁止範囲Ｄを異常動作範囲Ｂに含むようにしてもよい。例えば、侵入禁止範囲Ｄは、監視対象部１９が接触すると問題が生じ得る物が存在する範囲、およびその周辺の範囲などに設定される。具体的には例えば、侵入禁止範囲Ｄは、人が侵入する範囲に設定されてもよく、輸送車両（ダンプなど）の運転室Ｅ１およびその周辺に設定されてもよく、建屋Ｅ２およびその周辺に設定されてもよい。異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、撮像装置２５（図２参照）が撮像した画像（二次元画像または三次元の距離画像）に基づいて、侵入禁止範囲Ｄを自動的に設定してもよい。異常動作範囲設定部４５は、作業機械１０が作業を行う現場（作業現場）の情報（例えば三次元情報など）に基づいて、侵入禁止範囲Ｄを自動的に設定してもよい。侵入禁止範囲Ｄは、異常動作範囲設定部４５に予め設定されてもよい。

【0055】

（第１の発明の効果）
図２に示す異常動作検出システム１による効果は、次の通りである。異常動作検出システム１は、作業機械１０（図１参照）と、目標位置取得部４１と、異常動作範囲設定部４５と、現在位置取得部４７と、異常動作判定部５１と、を備える。作業機械１０（図１参照）は、監視対象部１９（図１参照）を含み、自動運転される。

【0056】

［構成１］目標位置取得部４１は、監視対象部１９（図１参照）の目標位置の情報である目標位置情報を取得する。異常動作範囲設定部４５は、目標位置取得部４１に取得された目標位置情報に基づいて、図４に示す異常動作範囲Ｂを設定する。異常動作範囲Ｂは、監視対象部１９が目標位置に配置されたと仮定したときの監視対象部１９の位置よりも外側（例えば正常動作範囲Ａよりも外側）の所定の範囲である。現在位置取得部４７（図２参照）は、監視対象部１９の現在の位置の情報（例えば現在位置範囲Ｃ）を取得する。異常動作判定部５１（図２参照）は、現在位置取得部４７（図２参照）に取得された監視対象部１９の現在の位置が、異常動作範囲Ｂの内側であるか否かを判定する。

【0057】

上記［構成１］では、監視対象部１９の現在の位置が、異常動作範囲Ｂの内側であるか否かが判定される。異常動作範囲Ｂは、監視対象部１９の目標位置の情報である目標位置情報に基づいて設定され、監視対象部１９が目標位置に配置されたと仮定したときの監視対象部１９の位置よりも外側（例えば正常動作範囲Ａよりも外側）の所定の範囲である。よって、異常動作範囲Ｂが設定されない場合や、監視対象部１９の目標位置に基づくことなく異常動作範囲Ｂが設定される場合などに比べ、監視対象部１９の位置の異常を適切に検出することができる。その結果、自動運転される作業機械１０の動作が異常であることを検出することができる。

【0058】

（第２の発明の効果）
作業機械１０は、下部走行体１１と、上部旋回体１３と、アタッチメント１５と、を備える。上部旋回体１３は、下部走行体１１に旋回可能に搭載される。アタッチメント１５は、上部旋回体１３に取り付けられ、作業を行う。

【0059】

［構成２］監視対象部１９は、アタッチメント１５の先端部である。

【0060】

上記［構成２］により、次の効果が得られる。通常、アタッチメント１５の先端部（具体的には先端アタッチメント１５ｃ）は、作業が行われる部分である。上記［構成２］では、このアタッチメント１５の先端部が監視対象部１９であり、アタッチメント１５の先端部の位置が監視される。よって、アタッチメント１５の先端部とは異なる部分の位置が監視される場合に比べ、作業機械１０の動作の異常を適切に検出することができる。

【0061】

（第３の発明の効果）
［構成３］現在位置取得部４７（図２参照）は、作業機械１０の外部（例えば撮像装置２５（図１参照））から撮像された画像に基づいて監視対象部１９の現在の位置の情報を取得する。

【0062】

上記［構成３］により、次の効果が得られる。現在位置取得部４７（図２参照）が、作業機械１０で取得された情報のみに基づいて監視対象部１９の現在の位置の情報を取得する場合、作業機械１０で取得された情報に誤りがあれば、監視対象部１９の現在の位置の情報が誤った情報となる。一方、上記［構成３］では、現在位置取得部４７（図２参照）は、作業機械１０の外部から撮像された画像に基づいて監視対象部１９の現在の位置の情報を取得する。よって、作業機械１０で取得された情報に誤りがある場合でも、監視対象部１９の現在の位置の情報を正確に取得することができる。

【0063】

（第４の発明の効果）
［構成４］異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、作業機械１０の自動運転の作業フェーズの変化に伴って、図５に示す異常動作範囲Ｂを変化させる。

【0064】

上記［構成４］により、作業フェーズの変化に応じた適切な範囲を、異常動作範囲Ｂとして設定することができる。よって、作業機械１０の異常動作をより適切に検出することができる。

【0065】

（第５の発明の効果）
［構成５］目標位置取得部４１（図２参照）は、図７に示すように、監視対象部１９の所定時間ごとの目標位置情報を取得する。異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、所定時間ごとに異常動作範囲Ｂを変化させる。

【0066】

上記［構成５］により、監視対象部１９の所定時間ごとの目標位置情報に基づいた適切な範囲を、異常動作範囲Ｂとして設定することができる。よって、作業機械１０の異常動作をより精度良く（細かく）検出することができる。

【0067】

（第６の発明の効果）
［構成６］異常動作範囲設定部４５（図２参照）は、図８に示すように、作業機械１０の周囲に設定される侵入禁止範囲Ｄを異常動作範囲Ｂに含ませる。

【0068】

上記［構成６］により、現在の監視対象部１９の位置が異常動作範囲Ｂの内側に入ったことを検出する処理（プログラム）を利用して、監視対象部１９が侵入禁止範囲Ｄの内側に入ったことを検出する処理を行うことができる。

【0069】

（変形例）
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、上記実施形態の各構成要素の配置や形状が変更されてもよい。例えば、図２に示す構成要素どうしの接続は変更されてもよい。例えば、各範囲（図４に示す正常動作範囲Ａ、異常動作範囲Ｂ、現在位置範囲Ｃ、図８に示す侵入禁止範囲Ｄなど）は、様々に設定可能であり、例えば手動操作により変えられてもよく、何らかの条件に応じて自動的に変えられてもよい。例えば、構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、構成要素どうしの固定や連結などは、直接的でも間接的でもよい。例えば、互いに異なる複数の部材や部分として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したものが、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１ 異常動作検出システム
１０ 作業機械
１１ 下部走行体
１３ 上部旋回体
１５ アタッチメント
１９ 監視対象部
４１ 目標位置取得部
４５ 異常動作範囲設定部
４７ 現在位置取得部
５１ 異常動作判定部
５３ 措置部
Ｂ 異常動作範囲
Ｄ 侵入禁止範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】