JP6760163B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に関する。

例えば特許文献１などに従来の建設機械が記載されている。この建設機械では、建設機械周辺の監視領域（同文献における接触防止領域）に障害物が侵入した場合、建設機械が障害物に接近する方向への建設機械の作動が制限される。

特開２００７−２３４８６号公報

同文献に記載の技術では、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が変わっても、上記の監視領域が変わらない。そのため、旋回角度が変わると、監視領域内に下部走行体が侵入し、下部走行体が障害物であると誤って判断されるおそれがある。そのため、建設機械の作動が必要以上に制限されるおそれがある。また、下部走行体が障害物であると判断されることを回避するために、監視領域を狭くしすぎることが考えられる。すると、下部走行体の近傍に障害物があるにもかかわらず、障害物を検出できないおそれがある。そのため、建設機械が障害物に接触するおそれがある。

そこで本発明は、旋回角度が変わっても、下部走行体が障害物であると誤って判断されることを抑制でき、かつ、下部走行体の近傍に障害物があることを検出できる、建設機械を提供することを目的とする。

本発明の建設機械は、下部走行体と、上部旋回体と、制御部と、旋回角度検出部と、障害物検出部と、を備える。前記上部旋回体は、前記下部走行体に対して旋回自在である。前記制御部は、前記下部走行体の走行、および前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回を制御する。前記旋回角度検出部は、前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出し、検出結果を前記制御部に出力する。前記障害物検出部は、前記上部旋回体に取り付けられ、障害物を検出し、検出結果を前記制御部に出力する。前記制御部は、障害物の監視の対象とする領域であって前記下部走行体を含まない領域を監視領域として決定する。前記制御部は、前記旋回角度検出部に検出された旋回角度に基づいて、前記監視領域に前記下部走行体が含まれないように、前記監視領域を変える。前記制御部は、前記監視領域に障害物があることを前記障害物検出部が検出した場合に、前記下部走行体の走行および前記上部旋回体の旋回のうち少なくともいずれかの作動を制限する。

上記構成により、旋回角度が変わっても、下部走行体が障害物であると誤って判断されることを抑制でき、かつ、下部走行体の近傍に障害物があることを検出できる。

建設機械を上から見た図である。 図１に示す建設機械が備える制御システムを示すブロック図である。 図１に示す建設機械の作動のフローチャートである。 図１に示す旋回角度αが０°の場合の図１相当図である。 図１に示す建設機械を上部旋回体後側Ｘｂ２から見た図である。 図１に示す旋回角度αが４５°の場合の図１相当図である。 図１に示す旋回角度αが４５°の場合の図５相当図である。 図１に示す旋回角度αが９０°の場合の図１相当図である。 図１に示す旋回角度αが９０°の場合の図５相当図である。 第２実施形態の図４相当図である。 第２実施形態の図５相当図である。 第２実施形態の図６相当図である。 第２実施形態の図７相当図である。 図１０に示す測距ポイントＰに関するグラフである。 第３実施形態の図４相当図である。

（第１実施形態）
図１〜図９を参照して、第１実施形態の建設機械１について説明する。

建設機械１は、建設作業などの作業を行う機械であり、例えば掘削作業などの作業を行う機械であり、例えばショベルであり、例えば油圧ショベルである。建設機械１は、下部走行体１０と、上部旋回体２０と、上部アタッチメント３０と、制御システム４０（図２参照）と、を備える。

下部走行体１０は、建設機械１を走行させる部分である。図５に示すように、下部走行体１０は、下部本体１１（本体部）と、クローラ１３と、を備える。下部本体１１には、例えばドーザなどの下部アタッチメント（構造物）が取り付けられる場合がある。この下部アタッチメントは、下部走行体１０に含まれる。クローラ１３は、下部本体１１の左側部分および右側部分に取り付けられる。図１に示すように、クローラ１３が延びる方向を、下部走行体前後方向Ｘａとする。下部走行体前後方向Ｘａにおいて、一方側（または一方の向き）を下部走行体前側Ｘａ１とし、その逆側を下部走行体後側Ｘａ２とする。例えば、クローラ１３を作動させるモータ（図示なし）は、下部走行体１０の下部走行体後側Ｘａ２部分に設けられる。

上部旋回体２０は、下部走行体１０に対して旋回中心Ｏを中心に旋回自在である。上部旋回体２０は、旋回装置を介して下部走行体１０に取り付けられる。上部旋回体２０は、上部本体２１と、キャビン２３と、カウンターウエイト２５と、を備える。上部旋回体２０には、上部アタッチメント３０が取り付けられる。下部走行体１０に対する上部旋回体２０の回転軸の方向を上下方向Ｚとする。上下方向Ｚにおいて、下部走行体１０から上部旋回体２０に向かう側（または向き）を上側Ｚ１とし、その逆側を下側Ｚ２とする。上下方向Ｚに直交し、カウンターウエイト２５から上部アタッチメント３０に向かう側を、上部旋回体前後方向Ｘｂの上部旋回体前側Ｘｂ１とし、その逆側を上部旋回体前後方向Ｘｂの上部旋回体後側Ｘｂ２とする。上下方向Ｚおよび上部旋回体前後方向Ｘｂに直交する方向を上部旋回体横方向Ｙｂとする。上部旋回体横方向Ｙｂにおいて、上部旋回体後側Ｘｂ２から上部旋回体前側Ｘｂ１に向かって見たときの左側を上部旋回体左側Ｙｂ１、同右側を上部旋回体右側Ｙｂ２とする。

上部本体２１は、上部旋回体２０の本体部分である。上部本体２１には、エンジン（図示なし）などの装置が搭載される。キャビン２３は、オペレータ（建設機械１の操作者）が建設機械１を運転する部分（室、区画）である。例えば、キャビン２３は、上部本体２１の上部旋回体横方向Ｙｂの外側部分（例えば上部旋回体左側Ｙｂ１部分）に取り付けられ、上部本体２１の上部旋回体前側Ｘｂ１部分に取り付けられる。カウンターウエイト２５は、建設機械１の上部旋回体前後方向Ｘｂの質量のバランスをとるための、おもりである。カウンターウエイト２５は、上部本体２１の上部旋回体後側Ｘｂ２部分に取り付けられる。上部アタッチメント３０は、上部本体２１の例えば上部旋回体前側Ｘｂ１部分に取り付けられ、掘削作業などの作業を行う装置である。例えば、上部アタッチメント３０は、ブーム３０ａと、アーム３０ｂと、バケット３０ｃと、を備える。

制御システム４０（制御系）（図２参照）は、建設機械１の周囲の障害物を検出し、建設機械１の作動を制限する。図２に示すように、制御システム４０は、コントローラ４０ｃ（演算装置）と、旋回角度検出部４５と、障害物検出部５０と、表示部６１と、電磁比例弁６３と、を備える。コントローラ４０ｃは、制御部４１と、記憶部４３と、を備える。

制御部４１は、信号の入出力、演算（計算、判断など）、制御などを行う部分である。制御部４１は、下部走行体１０（図１参照）の走行、および、下部走行体１０に対する上部旋回体２０（図１参照）の旋回を制御する。

記憶部４３は、情報を記憶する部分であり、コントローラ４０ｃのメモリー領域である。記憶部４３は、下部走行体１０（図１参照）の構造に関するデータ（構造データ、設計データ、下部走行体情報）を記憶する。記憶部４３は、下記の監視領域Ｒに関するデータである監視領域データＲＤを記憶する。

旋回角度検出部４５は、図１に示すように、下部走行体１０に対する上部旋回体２０の旋回角度αを検出する。旋回角度αは、上下方向Ｚから見たとき、線分Ｌ１０に対する線分Ｌ２０の角度（例えば時計回りの回転角度）である。線分Ｌ１０は、旋回中心Ｏから下部走行体前側Ｘａ１に延びる。線分Ｌ２０は、旋回中心Ｏから上部旋回体前側Ｘｂ１に延びる。図５に示す旋回角度検出部４５は、角度センサである。旋回角度検出部４５は、検出結果（検出した旋回角度α）を制御部４１に出力する。

障害物検出部５０は、図１に示すように、建設機械１の周囲の物を検出する。障害物検出部５０は、監視領域Ｒ内の障害物（検出対象物、検知対象物）を検出可能である。障害物検出部５０は、上部旋回体２０に取り付けられ、例えば、上部旋回体２０の上面（上側Ｚ１の面）に取り付けられる。障害物検出部５０は、上部旋回体２０の側面（上部旋回体横方向Ｙｂ外側の面）に取り付けられてもよく、上部旋回体２０の後面（上部旋回体後側Ｘｂ２の面）に取り付けられてもよい。図５に示すように、障害物検出部５０は、下部走行体１０よりも上側Ｚ１に配置される。

この障害物検出部５０は、測距センサである。障害物検出部５０は、光センサであり、例えば赤外線センサであり、例えばレーザ光を用いたセンサである。障害物検出部５０は、照射装置が光を照射した時から、物で反射した光を受光装置で捉えるまでの時間に基づいて、照射装置から物までの距離を算出するセンサである。障害物検出部５０は、３次元測距センサであり、画像および距離を取得可能なセンサである。障害物検出部５０は、例えば赤外線レーザ測距センサであり、例えば赤外線ＴＯＦ（Time of Flight）センサである。障害物検出部５０は、検出結果（画像および距離）を制御部４１（図２参照）に出力する。図４に示すように、障害物検出部５０は、例えば３か所に設けられるセンサを備え、左側センサ５１と、右側センサ５２と、後側センサ５３と、を備える。

左側センサ５１は、上部本体２１の上部旋回体左側Ｙｂ２端部に取り付けられる。端部とは、端およびその周辺の部分である（以下同様）。右側センサ５２は、上部本体２１の上部旋回体右側Ｙｂ２端部に取り付けられる。後側センサ５３は、上部旋回体２０の上部旋回体後側Ｘｂ２端部に取り付けられ、例えばカウンターウエイト２５（図１参照）の上部旋回体後側Ｘｂ２端部に取り付けられる。なお、障害物検出部５０を構成するセンサの数、および配置などは変更されてもよい。

表示部６１は、図２に示す障害物検出部５０の検出結果などの情報を表示する。表示部６１は、例えばキャビン２３（図１参照）内に配置され、例えば計器ディスプレイである。表示部６１は、制御部４１から出力された指令に応じて情報を表示する。

電磁比例弁６３は、建設機械１（図１参照）の作動を制御する弁である。電磁比例弁６３には、下部走行体１０（図１参照）の走行を制御する弁と、下部走行体１０に対する上部旋回体２０（図１参照）の旋回を制御する弁と、がある。電磁比例弁６３は、制御部４１から出力された指令に応じて作動する。

（作動）
図３に示すフローチャートを参照して、建設機械１（図１参照）の作動を説明する。ステップＳ１では、図２に示す旋回角度検出部４５が、旋回角度αを検出し、検出結果を制御部４１に出力する。

ステップＳ３（図３参照）では、制御部４１が、旋回角度αに基づき、図１に示す監視領域Ｒの範囲を決定する。このステップの詳細は次の通りである。

（監視領域Ｒ）
監視領域Ｒは、建設機械１による障害物の監視の対象となる領域である（障害物監視対象領域、障害物検知対象領域、接触予防領域）。監視領域Ｒに障害物がある場合に建設機械１が作動すると、建設機械１が障害物に衝突（接触）する可能性がある。このような衝突を抑制できるような位置および範囲に、監視領域Ｒが決定（設定）される。

監視領域Ｒは、障害物検出部５０が物を検出可能な領域である検出可能領域Ｄに含まれる。監視領域Ｒは、検出可能領域Ｄと等しくてもよく、検出可能領域Ｄよりも狭くてもよい（例えば第２実施形態を参照）。

監視領域Ｒは、建設機械１の周囲に設定され、建設機械１の近傍に設定される。監視領域Ｒは、キャビン２３内のオペレータが直接視では確認不可能な領域に設定される。監視領域Ｒは、オペレータが直接視で確認可能な領域に設定されてもよい。例えば、監視領域Ｒは、左側監視領域Ｒ１と、右側監視領域Ｒ２と、後側監視領域Ｒ３と、に分けられる。左側監視領域Ｒ１は、上部旋回体２０よりも上部旋回体左側Ｙｂ１の監視領域Ｒであり、左側センサ５１により物の検出が行われる領域である。右側監視領域Ｒ２は、上部旋回体２０よりも上部旋回体右側Ｙｂ２の監視領域Ｒであり、右側センサ５２により物の検出が行われる領域である。後側監視領域Ｒ３は、上部旋回体２０よりも上部旋回体後側Ｘｂ２の監視領域Ｒであり、後側センサ５３により物の検出が行われる領域である。

監視領域Ｒには、図５に示すように、下部走行体１０が含まれない。監視領域Ｒには、クローラ１３が含まれない。下部本体１１に構造物が取り付けられる場合は、監視領域Ｒには、下部本体１１に取り付けられる構造物が含まれない。監視領域Ｒの少なくとも一部は、上部旋回体２０の上面よりも下側Ｚ２に設定される。監視領域Ｒは、地面よりも上側Ｚ１に設定され、建設機械１のいわば足元に設定される。監視領域Ｒは、下部走行体１０以外の部分ができるだけ広くなるように設定されることが好ましい。監視領域Ｒは、障害物検出部５０の検出可能な範囲をできるだけ活用できるように設定されることが好ましい。

（監視領域Ｒの変更）
図２に示す制御部４１は、旋回角度αに基づいて、監視領域Ｒ（図５参照）を変える。制御部４１は、旋回角度αがいかなる角度であっても、監視領域Ｒに下部走行体１０（図１参照）が含まれないように、監視領域Ｒを変える。図５、図７、および図９に示すように、制御部４１（図２参照、制御部４１について以下同様）は、障害物検出部５０の画角βを変えることで、監視領域Ｒを変える。例えば、制御部４１は、障害物検出部５０により得られた画像の一部を判定対象から除外するように処理（画像処理など）し、除外する範囲を変えることで、画角βを変えてもよい。図２に示す制御部４１は、旋回角度αが所定角度（例えば１度、２度、または３度など）変わるごとに、監視領域Ｒ（図５参照）を変える。この所定角度（いわば刻み）は、例えば記憶部４３などに予め設定される。

（監視領域データＲＤに基づく監視領域Ｒの決定）
記憶部４３は、監視領域データＲＤを予め記憶する。例えば、記憶部４３は、建設機械１（図１参照）の工場出荷時などには監視領域データＲＤを記憶している。監視領域データＲＤは、監視領域Ｒ（図１参照）を決定するためのデータである。監視領域データＲＤは、旋回角度αと監視領域Ｒとの関係を規定したデータである。例えば旋回角度αが１度変わるごとに制御部４１が監視領域Ｒを変える場合、記憶部４３は、３６０度分の監視領域データＲＤを予め記憶する。監視領域データＲＤは、下部走行体１０（図１参照）の構造（幅、長さ、および形状などの仕様）に基づいて設定される。監視領域データＲＤは、障害物検出部５０（図１参照）からの下部走行体１０の見え方に関するデータである。制御部４１は、旋回角度αに基づいて、記憶部４３に記憶された監視領域データＲＤを読み込み、読み込んだ監視領域データＲＤに基づいて監視領域Ｒを決定する。このように、コントローラ４０ｃに監視領域Ｒを（監視領域データＲＤを）予め学習させることで、監視領域Ｒが、いわばオフライン情報として用いられ、いわば内部プログラムとして用いられる。

（旋回角度αと監視領域Ｒとの関係）
図１に示す旋回角度αと監視領域Ｒとの関係の具体例は次の通りである。なお、旋回角度αと監視領域Ｒとの関係、および、監視領域Ｒの形状などは変更されてもよい。

旋回角度αが０°（略０°を含む。以下の数値についても同様）の場合、監視領域Ｒは、例えば図４および図５に示すように設定される。図４に示すように、旋回角度αが０°の場合は、下部走行体１０は、上部旋回体横方向Ｙｂに走行することはない。一方、旋回中心Ｏを中心として上部旋回体２０が旋回すると、上部旋回体２０と障害物とが接触する可能性がある。そこで、上下方向Ｚから見たとき、左側監視領域Ｒ１の上部旋回体左側Ｙｂ１端部、および右側監視領域Ｒ２の上部旋回体右側Ｙｂ２端部は、旋回中心Ｏを中心（または略中心）とする円弧状に設定される。上下方向Ｚから見たとき、後側監視領域Ｒ３は、例えば長方形に設定され、上部旋回体横方向Ｙｂに長い長方形に設定される。なお、左側監視領域Ｒ１、右側監視領域Ｒ２、および後側監視領域Ｒ３のうち２以上の領域どうしが重なってもよい（旋回角度αが０°以外の場合も同様）。また、旋回角度αが１８０°の場合の監視領域Ｒは、旋回角度αが０°の場合の監視領域Ｒと同様に設定される。

旋回角度αが０°以外かつ１８０°以外の場合、監視領域Ｒは、例えば図６および図７に示すように設定される。図６および図７では、図６に示す旋回角度αが４５°の場合の例を示す。旋回角度αが０°以外かつ１８０°以外の場合は、下部走行体１０が、上部旋回体横方向Ｙｂに走行する場合がある。そこで、上下方向Ｚから見たとき、左側監視領域Ｒ１および右側監視領域Ｒ２それぞれは、例えば長方形に設定され、例えば上部旋回体前後方向Ｘｂに長い長方形に設定される。旋回角度αが０°以外かつ１８０°以外の場合は、旋回角度αが０°または１８０°の場合（図４参照）よりも、上部旋回体２０に対して下部走行体１０が上部旋回体横方向Ｙｂに大きく突出する。そこで、図７に示すように、旋回角度αが０°以外かつ１８０°以外の場合の画角βは、旋回角度αが０°または１８０°の場合の画角β（図５参照）よりも狭く設定される。

ステップＳ１０（図３参照）では、図１に示す監視領域Ｒに障害物があること（侵入したこと）を障害物検出部５０が検出したか（捕捉したか）否かを、制御部４１が判定する。監視領域Ｒに障害物があることを障害物検出部５０が検出した場合、ステップＳ１１（図３参照）に進む。監視領域Ｒに障害物があることを障害物検出部５０が検出しない場合、ステップＳ１（図３参照）に戻る。

ステップＳ１１（図３参照）では、制御部４１は、建設機械１の所定の作動を制限する。「所定の作動」は、下部走行体１０の走行（以下、単に走行ともいう）、および上部旋回体２０の旋回（以下、単に旋回ともいう）のうち少なくともいずれかである。このとき、制御部４１は、建設機械１の作動のうち、建設機械１と障害物とが接触するおそれのある作動の制限を行う。作動の制限は、例えば作動の停止である。作動の制限は、例えば通常の作業ができない程度に作動速度を制限する（低速に制限する）ことでもよい。作動の制限は、通常の作業ができない程度に作動の力を制限することでもよい。

（障害物の位置と作動の制限との関係）
制御部４１は、監視領域Ｒ内のどの位置で障害物が検出されたか、および旋回角度αに応じて、制限する作動の種類（走行、旋回）を変える。制御部４１は、左側監視領域Ｒ１、右側監視領域Ｒ２、および後側監視領域Ｒ３のうちどの領域で障害物が検出されたかに応じて、制限する作動の種類を変える。旋回角度αと、障害物が検出された領域と、制限する作動の種類と、の関係の具体例を表１に示す。なお、この関係は変更されてもよい。

図１に示す左側監視領域Ｒ１、右側監視領域Ｒ２、および後側監視領域Ｒ３の少なくともいずれかで、下部走行体１０上に障害物がある場合、制御部４１は、旋回角度αにかかわらず旋回および走行を制限する。

左側監視領域Ｒ１および右側監視領域Ｒ２の少なくともいずれかに障害物がある場合（「Ｃ１の場合」とする）、制御部４１は次のように作動を制限する。上記「Ｃ１の場合」であって、旋回角度αが０°（図４参照）または１８０°の場合、すなわち、下部走行体前側Ｘａ１と上部旋回体前側Ｘｂ１とが同じ向き（略同じを含む）または逆向き（略逆向きを含む）の場合、制御部４１は、旋回を制限する。上記「Ｃ１の場合」であって、旋回角度αが０°以外かつ１８０°以外の場合（図６参照）、制御部４１は、旋回および走行を制限する。

後側監視領域Ｒ３に障害物がある場合（「Ｃ３の場合」とする）、制御部４１は次のように作動を制限する。上記「Ｃ３の場合」であって、旋回角度αが９０°（図８参照）または２７０°の場合、すなわち、下部走行体前側Ｘａ１と上部旋回体前側Ｘｂ１とが直角（略直角を含む）の場合、制御部４１は、旋回を制限する。上記「Ｃ３の場合」であって、旋回角度αが９０°以外かつ２７０°以外の場合（例えば図６参照）、制御部４１は、上部旋回体後側Ｘｂ２への走行（後進）および旋回を制限する。なお、後進には、上部旋回体２０が、上部旋回体後側Ｘｂ２に対して斜め向きに移動する場合が含まれる。また、例えば障害物が複数ある場合などには、複数の領域で障害物が検出される場合がある。

ステップＳ１３（図３参照）では、図２に示す制御部４１は、表示部６１に映像を表示させる。このとき、表示部６１は、監視領域Ｒ（図１参照）内の障害物を含む映像を表示する。例えば、表示部６１は、赤外線映像を表示する。例えば、表示部６１は、左側監視領域Ｒ１、右側監視領域Ｒ２、および後側監視領域Ｒ３のうち、障害物が検出された領域の映像を表示する。

ステップＳ２０（図３参照）では、図１に示す監視領域Ｒから障害物が無くなったか否か（監視領域Ｒに障害物があることを障害物検出部５０が検出しなくなったか否か）を、制御部４１が判定する。監視領域Ｒに障害物があることを障害物検出部５０が検出した場合、ステップＳ１（図３参照）に戻る。監視領域Ｒに障害物があることを障害物検出部５０が検出しない場合（障害物が無くなった場合）、ステップＳ２１（図３参照）に進む。

ステップＳ２１（図３参照）では、制御部４１が作動の制限を解除する（機能をリセットする）。これにより、建設機械１が、通常通り作動し、通常通り作業できる状態に復帰する。

（下部走行体１０の仕様変更）
例えば、図１に示す建設機械１の稼働現場（建設現場、施工現場）などで、下部走行体１０の仕様が変更される場合がある。例えば、下部本体１１に下部アタッチメントが取り付けられる場合、下部本体１１から下部アタッチメントが取り外される場合、および、下部アタッチメントの種類が変えられる場合などがある。下部走行体１０の仕様が変更されると、障害物検出部５０からの下部走行体１０の見え方および距離が変わる。そのため、下部アタッチメントの有無および種類に応じて、監視領域Ｒを変える必要がある。そこで、図２に示す記憶部４３は、下部本体１１（図５参照）に取り付け可能な構造物の有無および種類ごとに、監視領域データＲＤを予め記憶する。記憶部４３は、複数の種類の監視領域データＲＤを予め記憶する。そして、オペレータが、下部アタッチメントの情報を入力装置（図示なし）に入力する。すると、制御部４１は、入力された下部アタッチメントの情報に応じた監視領域データＲＤを、複数種類の監視領域データＲＤの中から選択する。その結果、図１に示す下部走行体１０が仕様変更された後の、旋回角度αと監視領域Ｒとの関係が、自動的に決定される（定義付けされる、更新される）。

（キャリブレーション）
例えば建設機械１の稼働現場などで、下部走行体１０の仕様が変更され、変更された仕様の下部走行体１０に対応する監視領域データＲＤ（図２参照）が記憶部４３（図２参照）に記憶されていない場合が想定される。例えば、建設機械１のメーカー内に構造データが存在しない構造物に対応する監視領域データＲＤ、および特殊な仕様の構造物などに対応する監視領域データＲＤは、記憶部４３に記憶されないことが想定される。このような場合に、仕様変更後の下部走行体１０に対応する監視領域データＲＤを取得するためのキャリブレーションが、次のように行われる。

制御部４１は、上部旋回体２０を１周旋回させながら、下部走行体１０を障害物検出部５０に検出させる。なお、旋回の開始時の旋回角度αは０°である必要はない。このキャリブレーションは、建設機械１の周囲に障害物が無い状態で行われ、また、できるだけ地面が平坦な場所で行われることが好ましい。このとき、制御部４１は、障害物検出部５０に検出された下部走行体１０の位置に応じて、監視領域データＲＤ（図２参照）を生成する。さらに詳しくは、旋回角度αがいかなる角度であっても、監視領域Ｒに下部走行体１０が含まれないような、監視領域データＲＤを生成する。そして、制御部４１は、生成した監視領域データＲＤを記憶部４３（図２参照）に記憶させる。

（第１の発明の効果）
図１に示す建設機械１による効果は次の通りである。建設機械１は、下部走行体１０と、上部旋回体２０と、図２に示す制御部４１と、旋回角度検出部４５と、障害物検出部５０と、を備える。図１に示すように、上部旋回体２０は、下部走行体１０に対して旋回自在である。制御部４１（図２参照）は、下部走行体１０の走行、および下部走行体１０に対する上部旋回体２０の旋回を制御する。旋回角度検出部４５（図２参照）は、下部走行体１０に対する上部旋回体２０の旋回角度αを検出し、検出結果を制御部４１（図２参照）に出力する。障害物検出部５０は、上部旋回体２０に取り付けられ、障害物を検出し、検出結果を制御部４１（図２参照）に出力する。

［構成１−１］制御部４１（図２参照）は、障害物の監視の対象とする領域であって下部走行体１０を含まない領域を監視領域Ｒとして決定する。
［構成１−２］図２に示す制御部４１は、旋回角度検出部４５に検出された旋回角度αに基づいて、図５に示す監視領域Ｒに下部走行体１０が含まれないように、監視領域Ｒを変える。
［構成１−３］制御部４１（図２参照）は、監視領域Ｒに障害物があることを障害物検出部５０が検出した場合に、下部走行体１０の走行および上部旋回体２０の旋回のうち少なくともいずれかの作動を制限する。

建設機械１は、上記［構成１−１］および［構成１−２］を備える。よって、制御部４１（図２参照）は、図１に示す旋回角度αが変わっても、下部走行体１０を監視領域Ｒ内の障害物であると判断することがない。その結果、走行および旋回のうち少なくともいずれかの作動が誤って制限される、という問題を抑制できる（制限については［構成１−３］参照）。その結果、建設機械１の作業性を確保しやすい。また、建設機械１は、上記［構成１−２］を備える。よって、旋回角度αが変わったときに、監視領域Ｒを狭くすること、および、監視領域Ｒを広くすることができる。旋回角度αが変わったときに監視領域Ｒを広くした場合、監視領域Ｒが必要以上に狭くなることを抑制できる。したがって、旋回角度αが変わっても、下部走行体１０が障害物であると誤って判断されることを抑制でき、かつ、旋回角度αが変わっても、下部走行体１０の近傍に障害物があることを検出できる。

（第２の発明の効果）
［構成２］建設機械１は、記憶部４３（図２参照）を備える。記憶部４３は、監視領域Ｒを決定するためのデータである監視領域データＲＤ（図２参照）を予め記憶する。図２に示す制御部４１は、旋回角度検出部４５が検出した旋回角度αに基づいて、記憶部４３に記憶された監視領域データＲＤを読み込み、読み込んだ監視領域データＲＤに基づいて監視領域Ｒ（図１参照）を決定する。

上記［構成２］により、図１に示す旋回角度αに応じた監視領域Ｒを決定するための、制御部４１の演算量を抑制できる。具体的には例えば、制御部４１が、下部走行体１０を障害物検出部５０に常に検出させながら、検出した下部走行体１０が監視領域Ｒに含まれないような監視領域Ｒを演算により決定する必要がない。また、旋回角度αに応じた監視領域Ｒを決定するために装置間で送受信されるデータ量を抑制できる。演算量およびデータ量を抑制できる結果、制御部４１（図２参照）による制御の応答性を向上させることができる。例えば、監視領域Ｒ内に障害物が突発的に侵入した場合などに、建設機械１の作動を早く制限できる（タイムラグを抑制できる）。

（第３の発明の効果）
［構成３］記憶部４３（図２参照）は、図５に示す下部走行体１０の下部本体１１に取り付け可能な構造物（下部アタッチメント）の有無および種類ごとに、監視領域データＲＤ（図２参照）を予め記憶する。

上記［構成３］により、下部本体１１に対して下部アタッチメントが着脱された場合や、下部アタッチメントの種類が変更された場合でも、上記「第２の発明の効果」が得られる。その結果、下部走行体１０の仕様変更に容易に対応できる。

（第４の発明の効果）
［構成４］制御部４１（図２参照）は、図１に示す上部旋回体２０を１周旋回させながら下部走行体１０を障害物検出部５０に検出させることで、図２に示す監視領域データＲＤを生成し、生成した監視領域データＲＤを記憶部４３に記憶させる。

上記［構成４］により、記憶部４３に予め記憶されていない下部走行体１０（図１参照）を使用する場合でも、監視領域データＲＤを容易に記憶させることができ、上記「第２の発明の効果」が得られる。その結果、下部走行体１０の仕様変更に臨機応変に対応できる（高ロバスト性を有することができる）。

（第５の発明の効果）
［構成５］制御部４１は、図５に示す障害物検出部５０の画角βを変えることで、監視領域Ｒを変える。

建設機械１は、上記［構成５］を備える。よって、例えば、画角βを変えることなく、検出可能領域Ｄから下部走行体１０が存在する部分を除外する演算を制御部４１（図２参照）が行うことで監視領域Ｒを変える場合などに比べ、監視領域Ｒを変えるための演算量およびデータ量を抑制できる。

（第２実施形態）
図１０〜図１４を参照して、第２実施形態の建設機械２０１について、上記実施形態との相違点を説明する。なお、第２実施形態の建設機械２０１のうち、第１実施形態との共通点については、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した（共通点の説明を省略する点については、第３実施形態の説明も同様）。第１実施形態では、図５に示す障害物検出部５０の画角βが変えられることで、監視領域Ｒが変えられた。一方、本実施形態では、図１１に示す障害物検出部５０の画角βは固定され、除外領域Ｅが変えられることで監視領域Ｒが変えられる。

制御部４１（図２参照）は、図１０に示す障害物検出部５０の検出可能領域Ｄから、除外領域Ｅを除外した（差し引いた）領域を、監視領域Ｒとして決定する。検出可能領域Ｄのうち、下部走行体１０が存在する領域は、除外領域Ｅである。また、図１１に示すように、検出可能領域Ｄのうち、障害物検出部５０が照射した光が下部走行体１０に遮られて届かない部分は、除外領域Ｅである。図１０〜図１３では、除外領域Ｅに二点鎖線のハッチングを付した。例えば、制御部４１（図２参照）は、画像処理により、図１０に示す検出可能領域Ｄから除外領域Ｅを除外する。例えば、制御部４１は、旋回角度αに基づいて除外領域Ｅを変えることで、監視領域Ｒを変える。例えば、記憶部４３は、旋回角度αごとに除外領域Ｅを予め記憶する。記憶部４３に記憶された除外領域Ｅは、監視領域データＲＤ（監視領域Ｒに関するデータ）に含まれる。なお、検出可能領域Ｄから除外領域Ｅを除外した後の監視領域Ｒを予め決定しておき、決定された監視領域Ｒに関する監視領域データＲＤを記憶部４３が予め記憶してもよい（第１実施形態と同様）。

図１０〜図１３に示す監視領域Ｒ内の測距ポイントＰに関するグラフを、図１４に示す。このグラフは、測距ポイントＰに障害物がない場合のグラフである。このグラフの縦軸は、図１０に示す障害物検出部５０（図１０に示す例では左側センサ５１）から、障害物検出部５０に最も近い物までの距離（最接近距離）を示す。図１４に示すグラフの横軸は、旋回角度α（図１２参照）を示す。図１０および図１１に示すように、障害物検出部５０が測距ポイントＰで地面を検出している場合、最接近距離は、障害物検出部５０から地面までの距離Ａ（地面検出距離、図１４参照）である。図１２および図１３に示すように、障害物検出部５０が測距ポイントＰで下部走行体１０を検出している場合、最接近距離は、障害物検出部５０から下部走行体１０までの距離Ｂ（下部走行体検出距離、図１４参照）である。図１４に示すグラフのように、旋回角度αが変わると、最接近距離が距離Ａから距離Ｂに変わる、または、最接近距離が距離Ｂから距離Ａに変わる。グラフにおいて、ハッチングを付した部分は監視領域Ｒ（図１０参照）に含まれる最接近距離であり、ハッチングを付していない部分は監視領域Ｒに含まれない最接近距離である。

測距ポイントＰ（図１０参照）に障害物がある（侵入した）場合、測距ポイントＰに障害物がない場合に比べ、最接近距離が小さく（短く）なる。具体的には例えば、旋回角度αが０°の場合、測距ポイントＰ（図１１参照）に障害物がない場合の最接近距離は距離Ａであり、測距ポイントＰに障害物がある場合の最接近距離は距離Ａよりも小さくなる。例えば、旋回角度αが４５°の場合、測距ポイントＰ（図１３参照）に障害物がない場合の最接近距離は距離Ｂであり、測距ポイントＰに障害物がある場合の最接近距離は距離Ｂよりも小さくなる。なお、このグラフは概略を示すものであり、例えば下部走行体１０の凹凸などは無視した。

（第６の発明の効果）
図１０に示す本実施形態の建設機械２０１による効果は次の通りである。
［構成６］障害物検出部５０の画角β（図１１参照）は、固定される。制御部４１は、障害物検出部５０が物を検出可能な領域である検出可能領域Ｄから、下部走行体１０が存在する領域である除外領域Ｅを除外した領域を、監視領域Ｒとして決定する。図２に示す制御部４１は、旋回角度検出部４５が検出した旋回角度αに基づいて、図１２に示す除外領域Ｅを変えることで、監視領域Ｒを変える。

上記［構成６］により、画角β（図１１参照）を変えることのみによって監視領域Ｒを変える場合に比べ、下部走行体１０の近傍で監視領域Ｒを広くしやすい。よって、下部走行体１０の近傍に障害物があることを検出しやすい。

（第３実施形態）
図１５を参照して、第３実施形態の建設機械３０１について、第１実施形態との相違点を説明する。図１に示す第１実施形態の建設機械１（いわばコンベンショナル機）では、上下方向Ｚから見たとき、上部旋回体２０が旋回したときに、上部旋回体２０の上部旋回体後側Ｘｂ２の端部がクローラ１３からはみ出る。一方、図１５に示す本実施形態の建設機械３０１（いわば後方小旋回機）では、上下方向Ｚから見たとき、上部旋回体２０が旋回したときに、上部旋回体２０の上部旋回体後側Ｘｂ２の端部がクローラ１３からはみ出ない（または、ほぼはみ出ない）。そのため、図１に示す左側センサ５１および右側センサ５２は設けられなくてもよい。なお、図１５に示す建設機械３０１において、例えば下部走行体１０上の障害物を検出するなどのために、左側センサ５１および右側センサ５２が設けられてもよい。

（変形例）
上記実施形態の各構成要素の配置や形状は変更されてもよい。図２に示すブロック図の各構成要素の接続などは変更されてもよい。図３に示すフローチャートの各ステップ（処理）の順序などは変更されてもよい。

互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。例えば、旋回角度αが変わったときに、第１実施形態のように障害物検出部５０の画角βを変えるとともに、第２実施形態のように除外領域Ｅを変えることで、監視領域Ｒを変えてもよい。

上記実施形態および変形例の構成要素の一部が設けられなくてもよく、構成要素の数が変更されてもよい。障害物検出部５０は、クローラ１３上の障害物を検出しなくてもよい。下部走行体１０の「本体部」には、下部本体１１だけでなく、クローラ１３を支持するクローラフレームが含まれてもよい。クローラフレームに構造物が取り付けられてもよい。

図８に示す例では、上部旋回体前後方向Ｘｂと下部走行体前後方向Ｘａとが直交している場合（「Ｃ５の場合」とする）に、後側監視領域Ｒ３が設定された。一方、上記「Ｃ５の場合」、かつ、上下方向Ｚから見た上部旋回体２０の上部旋回体後側Ｘｂ２端部の形状が、旋回中心Ｏを中心（または略中心）とする円弧状（または略円弧状）の場合は、後側監視領域Ｒ３が設定されなくてもよい。この場合は、後側監視領域Ｒ３に相当する領域内に障害物があっても、上部旋回体２０の上部旋回体後側Ｘｂ２部分が障害物と接触することがない。

上記実施形態では、制御部４１は、旋回角度αに応じた監視領域データＲＤ（図２参照）に基づいて、図１０に示す監視領域Ｒを決定した。一方、制御部４１は、障害物検出部５０に常に下部走行体１０を検出させ、検出した下部走行体１０が監視領域Ｒに含まれないような監視領域Ｒを演算により決定してもよい。

１、２０１、３０１ 建設機械
２０ 上部旋回体
４１ 制御部
４３ 記憶部
４５ 旋回角度検出部
５０ 障害物検出部
Ｄ 検出可能領域
Ｅ 除外領域
Ｒ 監視領域
ＲＤ 監視領域データ
α 旋回角度
β 画角

Claims (6)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に対して旋回自在である上部旋回体と、
   前記下部走行体の走行、および前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回を制御する制御部と、
   前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出し、検出結果を前記制御部に出力する旋回角度検出部と、
   前記上部旋回体に取り付けられ、障害物を検出し、検出結果を前記制御部に出力する障害物検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、障害物の監視の対象とする領域であって前記下部走行体を含まない領域を監視領域として決定し、
   前記制御部は、前記旋回角度検出部に検出された旋回角度に基づいて、前記監視領域に前記下部走行体が含まれないように、前記監視領域を変え、
   前記制御部は、前記監視領域に障害物があることを前記障害物検出部が検出した場合に、前記下部走行体の走行および前記上部旋回体の旋回のうち少なくともいずれかの作動を制限する、
   建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記監視領域を決定するためのデータである監視領域データを予め記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記旋回角度検出部が検出した旋回角度に基づいて、前記記憶部に記憶された前記監視領域データを読み込み、読み込んだ前記監視領域データに基づいて前記監視領域を決定する、
   建設機械。
3. 請求項２に記載の建設機械であって、
   前記記憶部は、前記下部走行体の本体部に取り付け可能な構造物の有無および種類ごとに、前記監視領域データを予め記憶する、
   建設機械。
4. 請求項２または３に記載の建設機械であって、
   前記制御部は、前記上部旋回体を１周旋回させながら前記下部走行体を前記障害物検出部に検出させることで前記監視領域データを生成し、生成した前記監視領域データを前記記憶部に記憶させる、
   建設機械。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械であって、
   前記制御部は、前記障害物検出部の画角を変えることで、前記監視領域を変える、
   建設機械。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械であって、
   前記障害物検出部の画角は、固定され、
   前記制御部は、前記障害物検出部が物を検出可能な領域である検出可能領域から、前記下部走行体が存在する領域である除外領域を除外した領域を、前記監視領域として決定し、
   前記制御部は、前記旋回角度検出部が検出した旋回角度に基づいて、前記除外領域を変えることで、前記監視領域を変える、
   建設機械。

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